Visatos plėtimasis: į ką plečiasi begalinė Visata?

Visata yra vienas didžiausių žmonijos mįslių. Ji nuolat plečiasi, ir mes negalime jos visos matyti. Bet į ką Visata plečiasi ir iš kur ji plečiasi? Tai gana sudėtingas klausimas, tačiau šis procesas yra suprantamas per šiuolaikinės kosmologijos prizmę. Šiame straipsnyje mes gilinsimės į Didžiojo sprogimo teoriją, Visatos plėtimosi mechanizmus, klausimą apie jos begalybę ir daugelį kitų aspektų, remdamiesi naujausiais moksliniais duomenimis bei astrofizikų įžvalgomis. Jei ieškote atsakymų į klausimus apie kosmosą, šis straipsnis jums padės suprasti, kaip veikia mūsų Visata.

Įvadas: Dabar manoma, kad mūsų Visata prasidėjo nuo Didžiojo sprogimo. Šio įvykio metu, maždaug prieš 13,8 milijardo metų, Visatos plėtimasis prasidėjo nuo neįtikėtino tankio singuliarumo, ir taip atsirado erdvėlaikis. Niekas tiksliai nežino, kas buvo prieš tai, tačiau teorijos rodo, kad tai galėjo būti kvantinės gravitacijos reiškinys ar net multiverso dalis. Stebimos Visatos riba apima maždaug 46,5 milijardų šviesmečių spindulį, tačiau tai tikrai ne Visatos riba. Iki šiol tolimiausi pastebėti objektai yra daugiau nei 13 milijardų šviesmečių atstumu, bet daugelis objektų yra toliau dėl Visatos plėtimosi.

Taigi, ar Visata yra begalinė, ar ji turi ribą? Į šį klausimą atsako amerikiečių astrofizikas Paulas Sutteris (angl. Paul Sutter). Po daugelio dešimtmečių stebėję kosmosą ir atlikę daugybę atradimų, taip pat sukurtų teorijų, kurios praplėtė Visatos supratimą, astrofizikai priėjo prie išvados, kad ji yra begalinė. O gal ir ne. Iš tikrųjų viskas nėra taip paprasta. Pasak Sutterio, dabar jau tikrai žinoma, kad gyvename nuolat besiplečiančioje Visatoje. Bet jei ji plečiasi, tai į ką ir iš kur ji plečiasi? Šie klausimai kyla kiekvienam, kas domisi kosmologija, ir jie reikalauja gilesnio paaiškinimo.

Didžiojo sprogimo teorija: Visatos pradžia

Didysis sprogimas nėra paprastas sprogimas, kaip mes įsivaizduojame bombos detonaciją. Tai yra Visatos pradžios modelis, pagal kurį visa materija, energija, erdvė ir laikas atsirado iš vieno taško – singuliarumo. Ši teorija remiasi stebėjimais, tokiais kaip galaktikų raudonasis poslinkis, kuris rodo, kad jos tolsta viena nuo kitos. Edvinas Hablas (angl. Edwin Hubble) 1929 metais atrado šį dėsnį, vėliau pavadintą Hublo dėsniu, kuris teigia, kad galaktikų tolėjimo greitis proporcingas jų atstumui.

Istorinis kontekstas yra svarbus. Pradžioje, XX amžiaus pradžioje, mokslininkai, tokie kaip Aleksandras Fridmanas (angl. Alexander Friedmann), sprendė Einšteino bendrosios reliatyvumo lygtis ir parodė, kad Visata gali plėstis. Georges'as Lemaître'as (angl. Georges Lemaître) 1927 metais pasiūlė, kad Visata prasidėjo nuo "pirminio atomo". Šios idėjos buvo patvirtintos stebėjimais, įskaitant kosminį mikrobangų foną, atrastą 1965 metais Arno Penziaso (angl. Arno Penzias) ir Roberto Vilsono (angl. Robert Wilson).

Didysis sprogimas įvyko prieš maždaug 13,8 mlrd. metų. Pradžioje Visata buvo karšta ir tanki plazma, sudaryta iš kvarkų ir gluonų. Vėliau, auštant, susiformavo protonai, neutronai, o po kelių minučių – lengvieji branduoliai, tokie kaip helis. Tai vadinama didžiąja nukleosinteze. Po 380 000 metų Visata atvėso tiek, kad elektronai susijungė su branduoliais, formuodami neutralius atomus, ir šviesa galėjo laisvai sklisti – tai yra kosminis mikrobangų fonas, kurį mes stebime šiandien.

Bet kas buvo prieš Didįjį sprogimą? Šis klausimas lieka atviras. Kai kurios teorijos, tokios kaip kvantinė gravitacija ar stygų teorija, siūlo, kad galėjo būti "Didysis atšokimas" iš ankstesnės susitraukusios būsenos. Kitos kalba apie multiversą, kur mūsų Visata yra tik viena iš daugelio "burbulų". Tačiau šie modeliai dar nėra patvirtinti stebėjimais.

Visatos plėtimasis: mechanizmai ir analogijos

Įsivaizduoti besiplečiančią Visatą lengva, ir yra daug analogijų, kurios padeda tai padaryti. Galite įsivaizduoti galaktikas ant baliono paviršiaus ir, pūsdami balioną, stebėti, kaip galaktikos tolsta viena nuo kitos. Tačiau balionas turi centrą ir kraštą. Taigi, kur yra Visatos centras, o kur yra jos kraštas? Atsakymas, pasak Sutterio, yra tas, kad Didysis sprogimas neturi nei centro, nei krašto.

Reikalas tas, kad Didysis sprogimas įvyko visur tuo pačiu metu. Jis turėjo įvykti visur, nes viskas, pagal apibrėžimą, yra Visatos dalis. Tai nebuvo sprogimas, įvykęs kažkur tam tikroje erdvės dalyje. Tai buvo erdvės sprogimas, o tada Visata pradėjo plėstis. Tai nebuvo vieta, tai buvo laikas. Ši idėja remiasi bendrąja reliatyvumo teorija, kuri erdvę ir laiką traktuoja kaip vieną visumą – erdvėlaikį.

Plėtimasis vyksta pagal mastelio faktorių a(t), kuris aprašo, kaip atstumai keičiasi laike. Pradžioje, infliacijos laikotarpiu, Visata išsiplėtė eksponentiškai per 10^-32 sekundės, padidėdama bent 10^26 kartų. Tai išsprendė horizonto problemą – kodėl Visata tokia vienalytė – ir plokštumo problemą – kodėl ji tokia plokščia.

Vėliau plėtimasis sulėtėjo dėl materijos ir radiacijos dominavimo. Tačiau prieš 4 mlrd. metų prasidėjo spartėjimas dėl tamsiosios energijos, kuri sudaro apie 68% Visatos energijos tankio. Tamsioji energija veikia kaip kosmologinė konstanta su neigiamu slėgiu, stumdama erdvę išsiplėsti. Hublo konstanta H0, matuojanti dabartinį plėtimosi greitį, yra ginčytina: supernovų matavimai duoda ~73 km/s/Mpc, o CMB – ~67 km/s/Mpc. Tai vadinama Hublo įtampa.

Kita analogija – razinos duonoje. Kai duona kyla, razinos tolsta viena nuo kitos, bet nėra centro. Panašiai galaktikos tolsta dėl erdvės plėtimosi, ne judėdamos per erdvę. Šis plėtimasis viršija šviesos greitį tolimiems objektams, bet tai neprieštarauja reliatyvumui, nes tai erdvės metrikos pokytis.

Ar Visata begalinė?

Šis klausimas kankina filosofus ir mokslininkus tūkstančius metų. Aristotelis manė, kad Visata baigtinė, bet begalinė laike. Šiuolaikinė kosmologija rodo, kad Visata yra plokščia, kas suderinama su begalybe. Stebėjimai iš Planck palydovo rodo, kad kreivumo parametras Ωk artimas nuliui, kas reiškia plokščią geometriją.

Tačiau stebima Visata yra baigtinė – jos skersmuo apie 93 mlrd. šviesmečių. Už jos gali būti daugiau, bet dėl plėtimosi mes niekada to nematysime. Jei Visata begalinė, ji buvo begalinė nuo pradžios – infliacija tik padidino matomą dalį.

Kai kurie modeliai siūlo baigtinę Visatą, pvz., uždarą sferą, bet stebėjimai to neremia. Joseph Silk (angl. Joseph Silk) sako, kad mes nežinome, ar ji baigtinė, bet plokštumas rodo begalybę. Paradoksai, kaip Olberso paradoksas (kodėl naktis tamsi?), išsprendžiami plėtimusi ir baigtiniu amžiumi.

Į ką plečiasi Visata?

Jei Visata plečiasi, į ką ji plečiasi? Ar gali būti „baliono“ kraštas? Labai vilioja įsivaizduoti sieną ar ribą, kurios vienoje pusėje yra galaktikos ir panašiai, o kitoje – tuštuma, o Visata plečiasi, kad užpildytų tą tuštumą. Bet tai netiesa. Net erdvės vakuumas yra kažkas. Yra vieta ir egzistavimas. Nėra sąvokos „išorėje“ už Visatos ribų, nes „išorėje“ reiškia egzistavimą, net ir tuščią. Tačiau Visata yra viskas, kas yra. Fizinėje realybėje nėra nieko, išskyrus Visatą. Ribos skiria vieną regioną nuo kito, bet visata apima visus regionus vienu metu.

Nėra nieko išorėje, nėra ribos. Yra tik Visata, sako Sutteris, nors tai sunku įsivaizduoti. Mes gyvename trimačiame pasaulyje ir esame įpratę, kad viskas turi savo ribas. Tačiau to paties negalima pasakyti apie Visatą. Plėtimasis yra vidinis: Visata plečiasi į save pačią.

Jei Visata begalinė, plėtimasis reiškia, kad atstumai tarp objektų didėja, bet begalybė lieka begalybe. Tai kaip skaičių eilė: padauginus iš 2, ji vis tiek begalinė.

Stebima Visata ir jos ribos

Vienintelė Visatos riba yra erdvė, kurią galime matyti, stebima Visata. Tačiau už šios ribos yra kita Visatos dalis, kurios mes galbūt niekada nematysime. Visata ir toliau plėsis milijardus, o gal net trilijonus metų, ir visą tą laiką labai tolimi objektai tols nuo mūsų, todėl tikimybė juos pamatyti nuolat mažės.

Stebimos Visatos spindulys – 46,5 mlrd. šviesmečių, bet dėl plėtimosi šviesa iš tolimesnių sričių dar nepasiekė mūsų. Ateityje, dėl spartėjančio plėtimosi, dalis Visatos taps nepasiekiama amžinai – tai kosminis įvykių horizontas.

Naujausi teleskopai, kaip James Webb Space Telescope, leidžia matyti toliau, atrandant seniausias galaktikas, susiformavusias vos po 300 mln. metų po Didžiojo sprogimo. 2025 metais matavimai rodo, kad Visata plečiasi greičiau, nei tikėtasi, kas kelia klausimus apie tamsiąją energiją.

Visatos ateitis: spartėjantis plėtimasis ir galimos baigtys

Dėl tamsiosios energijos plėtimasis spartėja. Ateityje, po trilijonų metų, galaktikos tolės taip greitai, kad taps nematomos. Tai vadinama "Didžiuoju šalčiu" – Visata atvės iki absoliutaus nulio. Kai kurie modeliai prognozuoja, kad Visata mirs po 33 mlrd. metų, bet tai ginčytina.

Kiti scenarijai: jei tamsioji energija kinta, galimas "Didysis plyšimas", kai viskas suplėšoma. Arba, jei plėtimasis sulėtėja, – "Didysis susitraukimas". Tačiau dabartiniai duomenys rodo amžiną plėtimąsi.

Išvada: Visatos paslaptys ir žmonijos vaidmuo

Visata plečiasi ne į kažką išorinio, o pati savaime, ir ji greičiausiai begalinė. Šios idėjos keičia mūsų supratimą apie egzistavimą. Tolimesni tyrimai, kaip su SKA teleskopu, padės atsakyti į likusius klausimus.

Autorius: paranormal.lt

Prenumeruokite Youtubo @gamtosgarsai kanalą. Vaizdo įrašai apie gamtą https://www.youtube.com/@gamtosgarsai

Jei norite parekomenduoti, talpinti, skelbti skelbimus nemokamai skelbimų skyrelyje Skelbimai: Ezoterika, Antikvaras, Ūkis, Sodo produkcija ir Daugiau https://paranormal.lt/board/. Bei rašyti patiems straipsnius Blog skyrelyje https://paranormal.lt/blog/.