Stáří vesmíru se počítá od okamžiku velkého třesku. Jak starý je vesmír a jak se počítá jeho stáří

💖 Líbí se vám? Sdílejte odkaz se svými přáteli

Existuje mnoho odhadů o tom, jak starý je vesmír. tento moment. Na otázku o jejím věku se nyní se stoprocentní jistotou odpovědět nedá. A je nepravděpodobné, že bychom na ni někdy našli přesnou odpověď. Vědci ale provedli spoustu výzkumů a výpočtů, takže nyní má toto téma víceméně jasné obrysy.

Definice

Před zahájením příběhu o tom, jak starý je vesmír, stojí za to provést rezervaci: jeho stáří se počítá od okamžiku, kdy se začal rozšiřovat.

Pro objasnění těchto dat byl vytvořen model ΛCDM. Vědci tvrdí, že dokáže předpovědět okamžiky počátku různých epoch. Ale můžete také zjistit, jak starý je Vesmír, vyhledáním nejstarších objektů, výpočtem jejich stáří.

Obrovskou roli navíc hraje periodizace. V naší době existují tři éry, o kterých jsou známy určité informace. První je nejstarší. Říká se mu Planckův čas (10 -43 s po vzniku Velkého třesku). Podle vědců toto období trvalo až 10-11 s. Další epocha trvala do 10-2s. Vyznačuje se výskytem kvarkových částic - jedná se o složku hadronů, tedy elementárních částic účastnících se jaderných interakcí.

A poslední doba je moderní. Začalo to 0,01 sekundy po velkém třesku. A vlastně ta moderní doba pokračuje dodnes.

Obecně je podle moderních údajů vesmír nyní starý 13,75 miliardy let. Úprava povolena (±0,11 miliardy).

Metody výpočtu zohledňující chladné hvězdy

Existuje další způsob, jak zjistit, jak starý je vesmír. A spočívá ve sledování záře tzv. bílých trpaslíků. Jsou to nebeská tělesa s velmi vysokou teplotou a poměrně malými rozměry. O velikosti Země. Představují poslední fázi existence jakékoli hvězdy. Kromě těch, které jsou gigantické velikosti. Po spálení veškerého termonukleárního paliva se změní na hvězdu. Před tím ještě prochází určitými kataklyzmaty. Například se na nějakou dobu stane červeným obrem.

A jak můžete zjistit, jak starý vesmír používá bílé trpaslíky? Neříkám, že je to snadné, ale vědci to dokážou. Trpaslíci spalují svůj vodík velmi pomalu, takže jejich životnost může dosáhnout stovek milionů let. A celou tu dobu svítí díky nahromaděné energii. A zároveň se ochlazují. A vědci, kteří počítají rychlost jejich ochlazování, určují dobu, kterou hvězda potřebuje ke snížení své teploty z původní teploty (obvykle je to 150 000 K). Abychom vypočítali, jak starý je vesmír, musíme najít ty nejchladnější bílé trpaslíky. V tuto chvíli se nám podařilo najít hvězdy s teplotou 4000 K. Vědci, kteří pečlivě prostudovali všechna data s ohledem na tyto informace, ujišťují, že náš vesmír nemůže být starší než 15 miliard let.

Studium kulových hvězdokup

Stojí za to obrátit se na tuto metodu, když mluvíme o tom, jak starý je vesmír, podle vědců. Tyto shluky se nacházejí v okrajové zóně Mléčné dráhy. A otáčejí se kolem jeho jádra. A určení data jejich vzniku pomáhá určit spodní hranici stáří našeho Vesmíru.

Metoda je technicky složitá. Ve svém jádru však spočívá ta nejjednodušší myšlenka. Všechny shluky se totiž objevují z jednoho mraku. Takže vznikají, dalo by se říci, současně. A za určitou dobu se vodík v určitých množstvích spálí. Jak to všechno skončí? Vzhled bílého trpaslíka nebo vznik neutronové hvězdy.

Před několika lety tento typ výzkumu prováděli astronauti pomocí kamery ACS na vesmírném dalekohledu známém jako Hubble. Jak je tedy vesmír podle výpočtů vědců starý? Astronauti přišli na odpověď a ta odpovídá oficiálním údajům. Hvězdokupy, které studovali, byly v průměru staré 12,8 miliardy let. Ten „nejstarší“ se ukázal být 13,4 miliardy.

O kosmických rytmech

Zde je obecně to, co jsme byli schopni zjistit z výpočtů vědců. Není možné přesně vědět, jak je vesmír starý, ale přibližnější informace lze zjistit, když budete věnovat pozornost kosmickým rytmům. Studovala je sonda Explorer 80 asi před 15 lety. Byly zohledněny teplotní výkyvy a aniž bychom zacházeli do podrobností, bylo možné zjistit, že náš vesmír je s největší pravděpodobností starý 13,5-14 miliard let.

Obecně může být vše daleko od toho, co předpokládáme. Vesmír je totiž úžasně rozlehlý a téměř neznámý prostor. Dobrou zprávou ale je, že jeho výzkum aktivně pokračuje.

Lidé se o stáří vesmíru zajímali již od pradávna. A ačkoli po ní nemůžete požádat o pas, abyste viděli její datum narození, moderní věda na tuto otázku dokázala odpovědět. Pravda, teprve nedávno.

Cestovní pas do vesmíru Astronomové podrobně studovali ranou biografii vesmíru. Měli však pochybnosti o jejím přesném věku, které byly rozptýleny až v posledních několika desetiletích.

Mudrci z Babylonu a Řecka považovali vesmír za věčný a neměnný a hinduističtí kronikáři v roce 150 př.n.l. určil, že je mu přesně 1 972 949 091 let (mimochodem řádově se moc nemýlili!). V roce 1642 anglický teolog John Lightfoot prostřednictvím pečlivé analýzy biblických textů vypočítal, že ke stvoření světa došlo v roce 3929 př. n. l.; o několik let později ji irský biskup James Ussher přesunul do roku 4004. Zakladatelé moderní věda Johannes Kepler a Isaac Newton také toto téma neignorovali. Přestože oslovili nejen Bibli, ale i astronomii, jejich výsledky dopadly podobně jako výpočty teologů – 3993 a 3988 před Kristem. V naší osvícené době je věk Vesmíru určován jinými způsoby. Abychom je viděli v historické perspektivě, podívejme se nejprve na naši vlastní planetu a její vesmírné prostředí.


Astronomové podrobně studovali ranou biografii vesmíru. Měli však pochybnosti o jejím přesném věku, které byly rozptýleny až v posledních několika desetiletích.

Věštění pomocí kamenů

Od druhé poloviny 18. století začali vědci odhadovat stáří Země a Slunce na základě fyzikálních modelů. V roce 1787 tak francouzský přírodovědec Georges-Louis Leclerc dospěl k závěru, že pokud by naše planeta byla při narození koulí roztaveného železa, potřebovala by 75 až 168 tisíc let, aby se ochladila na současnou teplotu. Po 108 letech irský matematik a inženýr John Perry přepočítal tepelnou historii Země a určil její stáří na 2-3 miliardy let. Na samém počátku 20. století dospěl lord Kelvin k závěru, že pokud se Slunce postupně smršťuje a svítí pouze díky uvolnění gravitační energie, pak jeho stáří (a v důsledku toho i maximální stáří Země a dalších planet) může trvat několik set milionů let. Ale v té době geologové nemohli potvrdit ani vyvrátit tyto odhady kvůli nedostatku spolehlivých geochronologických metod.

V polovině prvního desetiletí dvacátého století Ernest Rutherford a americký chemik Bertram Boltwood vyvinuli základ radiometrického datování zemských hornin, který ukázal, že Perry byl mnohem blíže pravdě. Ve 20. letech 20. století byly nalezeny vzorky minerálů, jejichž radiometrické stáří se blížilo 2 miliardám let. Později geologové tuto hodnotu zvýšili více než jednou a nyní se více než zdvojnásobila - na 4,4 miliardy Další údaje poskytuje studie „nebeských kamenů“ - meteoritů. Téměř všechny radiometrické odhady jejich stáří spadají do rozmezí 4,4–4,6 miliardy let.


Moderní helioseismologie umožňuje přímo určit stáří Slunce, které je podle posledních údajů 4,56 - 4,58 miliardy let. Vzhledem k tomu, že trvání gravitační kondenzace protosolárního oblaku bylo naměřeno pouze v milionech let, můžeme s jistotou říci, že od počátku tohoto procesu do dnešních dnů neuplynulo více než 4,6 miliardy let. Sluneční hmota přitom obsahuje mnoho prvků těžších než helium, které vznikly v termonukleárních pecích hmotných hvězd předchozích generací, které vyhořely a explodovaly v supernovách. To znamená, že existence Vesmíru značně přesahuje stáří Sluneční soustavy. Chcete-li určit rozsah tohoto přebytku, musíte jít nejprve do naší Galaxie a poté za její hranice.

Sledování bílých trpaslíků

Životnost naší Galaxie lze určit různé způsoby, ale omezíme se na dva nejspolehlivější. První metoda je založena na sledování záře bílých trpaslíků. Tato kompaktní (asi jako Země) a zpočátku velmi horká nebeská tělesa představují konečnou fázi života pro všechny hvězdy kromě těch nejhmotnějších. Aby se hvězda proměnila v bílého trpaslíka, musí zcela spálit veškeré své termonukleární palivo a podstoupit několik kataklyzmat – například se na nějakou dobu stát červeným obrem.

Přírodní hodiny

Podle radiometrického datování jsou dnes za nejstarší horniny na Zemi považovány šedé ruly pobřeží Velkého Slave Lake na severozápadě Kanady – jejich stáří je stanoveno na 4,03 miliardy let. Ještě dříve (před 4,4 miliardami let) vykrystalizovala drobná zrnka minerálu zirkonu, přírodního křemičitanu zirkoničitého, který se nachází v rulách v západní Austrálii. A protože zemská kůra už v té době existovala, naše planeta by měla být o něco starší.
Co se týče meteoritů, nejpřesnější informaci poskytuje datování vápenato-hliníkových inkluzí v materiálu karbonských chondritických meteoritů, které zůstaly prakticky nezměněny po svém vzniku z plyno-prachového mraku, který obklopoval nově zrozené Slunce. Radiometrické stáří podobných struktur v meteoritu Efremovka, nalezeném v roce 1962 v oblasti Pavlodar v Kazachstánu, je 4 miliardy 567 milionů let.

Typický bílý trpaslík je složen téměř výhradně z uhlíkových a kyslíkových iontů uložených v degenerovaném elektronovém plynu a má řídkou atmosféru, v níž dominuje vodík nebo helium. Jeho povrchová teplota se pohybuje od 8 000 do 40 000 K, přičemž centrální zóna je zahřátá na miliony a dokonce desítky milionů stupňů. Podle teoretických modelů se mohou zrodit i trpaslíci skládající se převážně z kyslíku, neonu a hořčíku (které se za určitých podmínek přeměňují na hvězdy o hmotnosti 8 až 10,5 nebo dokonce až 12 hmotností Slunce), ale jejich existence zatím neexistuje. bylo prokázáno. Teorie také říká, že hvězdy s alespoň polovinou hmotnosti Slunce končí jako héliové bílé trpaslíky. Takové hvězdy jsou velmi početné, ale vodík spalují extrémně pomalu, a proto žijí mnoho desítek a stovek milionů let. Doposud prostě neměli dost času na to, aby vyčerpali své vodíkové palivo (velmi málo dosud objevených héliových trpaslíků žije v binárních systémech a vzniklo úplně jiným způsobem).

Vzhledem k tomu, že bílý trpaslík nemůže podporovat termonukleární fúzní reakce, svítí díky nahromaděné energii, a proto se pomalu ochlazuje. Rychlost tohoto ochlazování lze vypočítat a na tomto základě určit dobu potřebnou ke snížení povrchové teploty z počáteční (pro typického trpaslíka je to asi 150 000 K) na pozorovanou. Jelikož nás zajímá věk Galaxie, měli bychom hledat nejdéle žijící, a tedy nejchladnější bílé trpaslíky. Moderní dalekohledy umožňují detekovat vnitrogalaktické trpaslíky s povrchovou teplotou nižší než 4000 K, jejichž svítivost je 30 000krát nižší než u Slunce. Zatím nebyly nalezeny – buď tam nejsou vůbec, nebo je jich velmi málo. Z toho vyplývá, že naše Galaxie nemůže být starší než 15 miliard let, jinak by byly přítomny ve znatelném množství.


Dosud se v horninách používá analýza obsahu produktů rozpadu různých radioaktivních izotopů v nich. V závislosti na typu horniny a době datování se používají různé páry izotopů.

To je horní věková hranice. Co můžeme říci o dně? V letech 2002 a 2007 byly Hubbleovým vesmírným teleskopem detekovány nejchladnější bílé trpaslíky, které jsou v současnosti známé. Výpočty ukázaly, že jejich stáří je 11,5 – 12 miliard let. K tomu musíme přičíst i stáří předchůdců hvězd (od půl miliardy do miliardy let). Z toho vyplývá, že Mléčná dráha není mladší než 13 miliard let. Takže konečný odhad jeho stáří, získaný z pozorování bílých trpaslíků, je přibližně 13 - 15 miliard let.

Plesové certifikáty

Druhá metoda je založena na studiu kulových hvězdokup nacházejících se v periferní zóně Mléčné dráhy a obíhajících kolem jejího jádra. Obsahují stovky tisíc až více než milion hvězd spojených vzájemnou přitažlivostí.

Kulové hvězdokupy se nacházejí téměř ve všech velkých galaxiích a jejich počet někdy dosahuje mnoha tisíc. Téměř žádné nové hvězdy se tam nerodí, ale starší hvězdy jsou přítomny v hojnosti. V naší Galaxii bylo zaregistrováno asi 160 takových kulových hvězdokup a možná budou objeveny další dvě až tři desítky. Mechanismy jejich vzniku nejsou zcela jasné, nicméně s největší pravděpodobností mnoho z nich vzniklo brzy po zrodu samotné Galaxie. Datování vzniku nejstarších kulových hvězdokup proto umožňuje stanovit spodní hranici galaktického věku.


Toto datování je velmi technicky složité, ale je založeno na velmi jednoduché myšlence. Všechny hvězdy v kupě (od superhmotných po nejlehčí) jsou tvořeny ze stejného oblaku plynu, a proto se rodí téměř současně. Postupem času spálí hlavní zásoby vodíku – některé dříve, jiné později. V této fázi hvězda odchází hlavní sekvence a prochází řadou transformací, které vyvrcholí buď úplným gravitačním kolapsem (následovaným vznikem neutronové hvězdy nebo černé díry), nebo vznikem bílého trpaslíka. Studium složení kulové hvězdokupy proto umožňuje poměrně přesně určit její stáří. Pro spolehlivou statistiku by měl být počet studovaných shluků alespoň několik desítek.

Tuto práci provedl před třemi lety tým astronomů pomocí kamery ACS (Advanced Camera for Survey) Hubbleova vesmírného dalekohledu. Sledování 41 kulových hvězdokup v naší Galaxii ukázalo, že jejich průměrné stáří je 12,8 miliardy let. Držiteli rekordů byly hvězdokupy NGC 6937 a NGC 6752, nacházející se 7 200 a 13 000 světelných let od Slunce. Téměř jistě nejsou mladší než 13 miliard let, přičemž nejpravděpodobnější životnost druhé kupy je 13,4 miliard let (ačkoli s chybou plus minus miliarda).


Hvězdy o hmotnosti řádově jako Slunce, jak se jejich zásoby vodíku vyčerpávají, bobtnají a stávají se červenými trpaslíky, načež se jejich jádro helia při kompresi zahřeje a začne spalování helia. Po nějaké době hvězda odhodí svůj obal a vytvoří planetární mlhovinu, poté se stane bílým trpaslíkem a poté se ochladí.

Naše Galaxie však musí být starší než její kupy. Jeho první supermasivní hvězdy explodovaly jako supernovy a vyvrhly do vesmíru jádra mnoha prvků, zejména jádra stabilního izotopu beryllium-berylium-9. Když se začaly formovat kulové hvězdokupy, jejich novorozené hvězdy již obsahovaly berylium, a to tím více, čím později vznikly. Na základě obsahu berylia v jejich atmosférách lze určit, o kolik mladší kupy jsou než galaxie. Jak dokládají údaje o kupě NGC 6937, tento rozdíl je 200 - 300 milionů let. Takže bez velkého roztahování můžeme říci, že stáří Mléčné dráhy přesahuje 13 miliard let a možná dosahuje 13,3 - 13,4 miliard, což je téměř stejný odhad, jaký byl učiněn na základě pozorování bílých trpaslíků, ale je to tak byla získána zcela jiným způsobem.

Hubbleův zákon

Vědecká formulace otázky o stáří vesmíru byla možná až na začátku druhé čtvrtiny minulého století. Koncem 20. let 20. století začali Edwin Hubble a jeho asistent Milton Humason objasňovat vzdálenosti k desítkám mlhovin mimo Mléčnou dráhu, které se jen o několik let dříve staly nezávislými galaxiemi.


Tyto galaxie se vzdalují od Slunce radiálními rychlostmi, které byly naměřeny rudým posuvem jejich spekter. Přestože vzdálenosti většiny těchto galaxií mohly být určeny s velkou chybou, HST stále zjistil, že jsou přibližně úměrné radiálním rychlostem, jak o tom psal v článku publikovaném na začátku roku 1929. O dva roky později Hubble a Humason potvrdili tento závěr na základě pozorování jiných galaxií - některé z nich jsou vzdálené více než 100 milionů světelných let.

Tato data tvořila základ slavného vzorce v=H0d, známého jako Hubbleův zákon. Zde v je radiální rychlost galaxie vzhledem k Zemi, d je vzdálenost, H0 je koeficient proporcionality, jehož rozměr, jak je snadno vidět, je inverzní rozměr k rozměru času (dříve se tomu říkalo Hubbleova konstanta , což je nesprávné, protože v předchozích epochách byla hodnota H0 jiná než dnes). Sám Hubble a mnoho dalších astronomů na dlouhou dobu odmítnuté domněnky o fyzický smysl tento parametr. Georges Lemaitre však v roce 1927 ukázal, že obecná teorie relativity nám umožňuje interpretovat expanzi galaxií jako důkaz expanze vesmíru. O čtyři roky později měl odvahu dovést tento závěr k logickému závěru a vyslovil hypotézu, že vesmír vznikl z téměř bodového embrya, které pro nedostatek lepšího termínu nazval atom. Tento prvotní atom mohl zůstat ve statickém stavu kdykoli až do nekonečna, ale jeho „exploze“ dala vzniknout rozpínajícímu se prostoru naplněnému hmotou a zářením, který v konečném čase dal vzniknout současnému Vesmíru. Již ve svém prvním článku Lemaitre odvodil úplnou analogii Hubbleova vzorce a když měl do té doby známá data o rychlostech a vzdálenostech řady galaxií, získal přibližně stejnou hodnotu koeficientu úměrnosti mezi vzdálenostmi a rychlostmi jako Hubble. Jeho článek však vyšel ve francouzštině v málo známém belgickém časopise a zpočátku zůstal bez povšimnutí. Do povědomí většiny astronomů se dostal až v roce 1931 po zveřejnění jeho anglického překladu.


Vývoj vesmíru je dán počáteční rychlostí jeho rozpínání a také účinky gravitace (včetně temné hmoty) a antigravitace (temné energie). V závislosti na vztahu mezi těmito faktory má graf velikosti vesmíru různé tvary jak v budoucnosti, tak v minulosti, což ovlivňuje posouzení jejího věku. Současná pozorování ukazují, že vesmír se rozpíná exponenciálně (červený graf).

Hubbleův čas

Z této Lemaîtreovy práce a pozdějších prací samotného HST a dalších kosmologů přímo vyplynulo, že stáří vesmíru (přirozeně měřeno od počátečního okamžiku jeho rozpínání) závisí na hodnotě 1/H0, která se nyní nazývá Hubble čas. Povaha této závislosti je určena konkrétním modelem vesmíru. Pokud předpokládáme, že žijeme v plochém Vesmíru naplněném gravitující hmotou a zářením, pak pro výpočet jeho stáří musíme 1/H0 vynásobit 2/3.

Tady nastal zádrhel. Z měření Hubblea a Humasona vyplývá, že číselná hodnota 1/H0 je přibližně rovna 1,8 miliardě let. Z toho vyplývalo, že vesmír se zrodil před 1,2 miliardami let, což jasně odporovalo i značně podceňovaným odhadům tehdejšího stáří Země. Z této obtížnosti by se dalo dostat za předpokladu, že galaxie se vzdalují pomaleji, než si Hubble myslel. Postupem času se tento předpoklad potvrdil, ale problém to nevyřešilo. Podle údajů získaných do konce minulého století pomocí optické astronomie se 1/H0 pohybuje v rozmezí 13 až 15 miliard let. Rozpor tedy stále přetrvával, protože prostor vesmíru byl a je považován za plochý a dvě třetiny času Hubblea jsou mnohem méně než i ty nejskromnější odhady stáří Galaxie.

Prázdný svět

Podle posledních měření Hubbleova parametru je spodní hranice Hubbleova času 13,5 miliardy let a horní hranice 14 miliard. Ukazuje se, že současné stáří vesmíru se přibližně rovná současnému času Hubblea. Taková rovnost musí být přísně a vždy dodržována pro absolutně prázdný Vesmír, kde není ani gravitační hmota, ani antigravitační pole. Ale v našem světě je dost obojího. Faktem je, že se prostor nejprve pomalu rozpínal, pak se rychlost jeho rozpínání začala zvyšovat a v současné době tyto protichůdné trendy se téměř vyrovnaly.

Obecně byl tento rozpor odstraněn v letech 1998 - 1999, kdy dva týmy astronomů dokázaly, že za posledních 5 - 6 miliard let se vesmír rozpíná nikoli klesající, ale rostoucí rychlostí. Toto zrychlení se obvykle vysvětluje tím, že v našem Vesmíru roste vliv antigravitačního faktoru, tzv. temné energie, jejíž hustota se v čase nemění. Vzhledem k tomu, že hustota gravitující hmoty klesá, jak se vesmír rozpíná, temná energie stále úspěšněji soutěží s gravitací. Doba existence Vesmíru s antigravitační složkou se nemusí rovnat dvěma třetinám Hubbleova času. Proto objev zrychlujícího se rozpínání vesmíru (zaznamenaný v roce 2011 Nobelovou cenou) umožnil odstranit rozpor mezi kosmologickými a astronomickými odhady jeho životnosti. Byla to také předehra k vývoji nové metody pro datování jejího narození.

Kosmické rytmy

30. června 2001 vyslala NASA do vesmíru Explorer 80, o dva roky později přejmenovaný na WMAP, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. Jeho zařízení umožnilo zaznamenat teplotní výkyvy mikrovlnného záření kosmického mikrovlnného pozadí s úhlovým rozlišením menším než tři desetiny stupně. Již tehdy bylo známo, že spektrum tohoto záření se téměř zcela shoduje se spektrem ideálního černého tělesa zahřátého na 2,725 K a jeho teplotní výkyvy při „hrubozrnných“ měřeních s úhlovým rozlišením 10 stupňů nepřesahují 0,000036 K. Avšak při „jemnozrnných“ měřeních na stupnici sondy WMAP byly amplitudy takových fluktuací šestkrát větší (asi 0,0002 K). Kosmické mikrovlnné záření na pozadí se ukázalo být skvrnité, těsně poseté mírně více a mírně méně zahřátými oblastmi.


Fluktuace kosmického mikrovlnného záření na pozadí jsou generovány kolísáním hustoty elektron-fotonového plynu, který kdysi zaplnil vnější prostor. Klesla téměř na nulu asi 380 000 let po Velkém třesku, kdy se prakticky všechny volné elektrony spojily s jádry vodíku, helia a lithia, čímž vznikly neutrální atomy. Dokud se tak nestalo, v elektron-fotonovém plynu se šířily zvukové vlny ovlivněné gravitačními poli částic temné hmoty. Tyto vlny, nebo, jak říkají astrofyzici, akustické oscilace, zanechaly své stopy ve spektru kosmického mikrovlnného záření na pozadí. Toto spektrum lze dešifrovat pomocí teoretického aparátu kosmologie a magnetické hydrodynamiky, což umožňuje přehodnotit stáří Vesmíru. Jak ukazují poslední výpočty, jeho nejpravděpodobnější rozsah je 13,72 miliardy let. Nyní je považován za standardní odhad doby života vesmíru. Pokud vezmeme v úvahu všechny možné nepřesnosti, tolerance a aproximace, můžeme dojít k závěru, že podle výsledků sondy WMAP existuje Vesmír mezi 13,5 a 14 miliardami let.

Astronomové tedy odhadují stáří vesmíru třemi různé způsoby, získal celkem kompatibilní výsledky. Proto nyní víme (nebo, opatrněji řečeno, myslíme si, že víme), kdy náš vesmír vznikl - přinejmenším s přesností několika set milionů let. Potomci pravděpodobně přidají řešení této prastaré hádanky na seznam nejpozoruhodnějších úspěchů astronomie a astrofyziky.

Lidé se o stáří vesmíru zajímali již od pradávna. A ačkoli po ní nemůžete požádat o pas, abyste viděli její datum narození, moderní věda na tuto otázku dokázala odpovědět. Pravda, teprve nedávno.

Mudrci z Babylonu a Řecka považovali vesmír za věčný a neměnný a hinduističtí kronikáři v roce 150 př.n.l. určil, že je mu přesně 1 972 949 091 let (mimochodem řádově se moc nemýlili!). V roce 1642 anglický teolog John Lightfoodt prostřednictvím pečlivé analýzy biblických textů spočítal, že ke stvoření světa došlo v roce 3929 př. n. l.; o několik let později ji irský biskup James Ussher přesunul do roku 4004. Toto téma neignorovali ani zakladatelé moderní vědy Johannes Kepler a Isaac Newton. Přestože oslovili nejen Bibli, ale i astronomii, jejich výsledky dopadly podobně jako výpočty teologů – 3993 a 3988 před Kristem. V naší osvícené době je věk Vesmíru určován jinými způsoby. Abychom je viděli v historické perspektivě, podívejme se nejprve na naši vlastní planetu a její vesmírné prostředí.


Astronomové podrobně studovali ranou biografii vesmíru. Měli však pochybnosti o jejím přesném věku, které byly rozptýleny až v posledních několika desetiletích.

Věštění pomocí kamenů

Od druhé poloviny 18. století začali vědci odhadovat stáří Země a Slunce na základě fyzikálních modelů. V roce 1787 tak francouzský přírodovědec Georges-Louis Leclerc dospěl k závěru, že pokud by naše planeta byla při narození koulí roztaveného železa, potřebovala by 75 až 168 tisíc let, aby se ochladila na současnou teplotu. Po 108 letech irský matematik a inženýr John Perry přepočítal tepelnou historii Země a určil její stáří na 2-3 miliardy let. Na samém počátku 20. století dospěl lord Kelvin k závěru, že pokud se Slunce postupně smršťuje a svítí pouze díky uvolnění gravitační energie, pak jeho stáří (a v důsledku toho i maximální stáří Země a dalších planet) může trvat několik set milionů let. Ale v té době geologové nemohli potvrdit ani vyvrátit tyto odhady kvůli nedostatku spolehlivých geochronologických metod.

V polovině prvního desetiletí dvacátého století Ernest Rutherford a americký chemik Bertram Boltwood vyvinuli základ radiometrického datování zemských hornin, který ukázal, že Perry byl mnohem blíže pravdě. Ve 20. letech 20. století byly nalezeny vzorky minerálů, jejichž radiometrické stáří se blížilo 2 miliardám let. Později geologové tuto hodnotu zvýšili více než jednou a nyní se více než zdvojnásobila - na 4,4 miliardy Další údaje poskytuje studie „nebeských kamenů“ - meteoritů. Téměř všechny radiometrické odhady jejich stáří spadají do rozmezí 4,4–4,6 miliardy let.

Moderní helioseismologie umožňuje přímo určit stáří Slunce, které je podle posledních údajů 4,56 - 4,58 miliardy let. Vzhledem k tomu, že trvání gravitační kondenzace protosolárního oblaku bylo naměřeno pouze v milionech let, můžeme s jistotou říci, že od počátku tohoto procesu do dnešních dnů neuplynulo více než 4,6 miliardy let. Sluneční hmota přitom obsahuje mnoho prvků těžších než helium, které vznikly v termonukleárních pecích hmotných hvězd předchozích generací, které vyhořely a explodovaly v supernovách. To znamená, že existence Vesmíru značně přesahuje stáří Sluneční soustavy. Chcete-li určit rozsah tohoto přebytku, musíte jít nejprve do naší Galaxie a poté za její hranice.
Sledování bílých trpaslíků

Životnost naší Galaxie lze určit různými způsoby, my se však omezíme na dva nejspolehlivější. První metoda je založena na sledování záře bílých trpaslíků. Tato kompaktní (asi jako Země) a zpočátku velmi horká nebeská tělesa představují konečnou fázi života pro všechny hvězdy kromě těch nejhmotnějších. Aby se hvězda proměnila v bílého trpaslíka, musí zcela spálit veškeré své termonukleární palivo a podstoupit několik kataklyzmat – například se na nějakou dobu stát červeným obrem.

Přírodní hodiny

Podle radiometrického datování jsou dnes za nejstarší horniny na Zemi považovány šedé ruly pobřeží Velkého Slave Lake na severozápadě Kanady – jejich stáří je stanoveno na 4,03 miliardy let. Ještě dříve (před 4,4 miliardami let) vykrystalizovala drobná zrnka minerálu zirkonu, přírodního křemičitanu zirkoničitého, který se nachází v rulách v západní Austrálii. A protože zemská kůra už v té době existovala, naše planeta by měla být o něco starší.

Co se týče meteoritů, nejpřesnější informaci poskytuje datování vápenato-hliníkových inkluzí v materiálu karbonských chondritických meteoritů, které zůstaly prakticky nezměněny po svém vzniku z plyno-prachového mraku, který obklopoval nově zrozené Slunce. Radiometrické stáří podobných struktur v meteoritu Efremovka, nalezeném v roce 1962 v oblasti Pavlodar v Kazachstánu, je 4 miliardy 567 milionů let.

Typický bílý trpaslík je složen téměř výhradně z uhlíkových a kyslíkových iontů uložených v degenerovaném elektronovém plynu a má řídkou atmosféru, v níž dominuje vodík nebo helium. Jeho povrchová teplota se pohybuje od 8 000 do 40 000 K, přičemž centrální zóna je zahřátá na miliony a dokonce desítky milionů stupňů. Podle teoretických modelů se mohou zrodit i trpaslíci skládající se převážně z kyslíku, neonu a hořčíku (které se za určitých podmínek přeměňují na hvězdy o hmotnosti 8 až 10,5 nebo dokonce až 12 hmotností Slunce), ale jejich existence zatím neexistuje. bylo prokázáno. Teorie také říká, že hvězdy s alespoň polovinou hmotnosti Slunce končí jako héliové bílé trpaslíky. Takové hvězdy jsou velmi početné, ale vodík spalují extrémně pomalu, a proto žijí mnoho desítek a stovek milionů let. Doposud prostě neměli dost času na to, aby vyčerpali své vodíkové palivo (velmi málo dosud objevených héliových trpaslíků žije v binárních systémech a vzniklo úplně jiným způsobem).

Vzhledem k tomu, že bílý trpaslík nemůže podporovat termonukleární fúzní reakce, svítí díky nahromaděné energii, a proto se pomalu ochlazuje. Rychlost tohoto ochlazování lze vypočítat a na tomto základě určit dobu potřebnou ke snížení povrchové teploty z počáteční (pro typického trpaslíka je to asi 150 000 K) na pozorovanou. Jelikož nás zajímá věk Galaxie, měli bychom hledat nejdéle žijící, a tedy nejchladnější bílé trpaslíky. Moderní dalekohledy umožňují detekovat vnitrogalaktické trpaslíky s povrchovou teplotou nižší než 4000 K, jejichž svítivost je 30 000krát nižší než u Slunce. Dokud se nenajdou – buď tam nejsou vůbec, nebo je jich velmi málo. Z toho vyplývá, že naše Galaxie nemůže být starší než 15 miliard let, jinak by byly přítomny ve znatelném množství.

Dosud se v horninách používá analýza obsahu produktů rozpadu různých radioaktivních izotopů v nich. V závislosti na typu horniny a době datování se používají různé páry izotopů.

To je horní věková hranice. Co můžeme říci o dně? V letech 2002 a 2007 byly Hubbleovým vesmírným teleskopem detekovány nejchladnější bílé trpaslíky, které jsou v současnosti známé. Výpočty ukázaly, že jejich stáří je 11,5 – 12 miliard let. K tomu musíme přičíst i stáří předchůdců hvězd (od půl miliardy do miliardy let). Z toho vyplývá, že Mléčná dráha není mladší než 13 miliard let. Takže konečný odhad jeho stáří, získaný z pozorování bílých trpaslíků, je přibližně 13 - 15 miliard let.
Plesové certifikáty

Druhá metoda je založena na studiu kulových hvězdokup nacházejících se v periferní zóně Mléčné dráhy a obíhajících kolem jejího jádra. Obsahují stovky tisíc až více než milion hvězd spojených vzájemnou přitažlivostí.

Kulové hvězdokupy se nacházejí téměř ve všech velkých galaxiích a jejich počet někdy dosahuje mnoha tisíc. Téměř žádné nové hvězdy se tam nerodí, ale starší hvězdy jsou přítomny v hojnosti. V naší Galaxii bylo zaregistrováno asi 160 takových kulových hvězdokup a možná budou objeveny další dvě až tři desítky. Mechanismy jejich vzniku nejsou zcela jasné, nicméně s největší pravděpodobností mnoho z nich vzniklo brzy po zrodu samotné Galaxie. Datování vzniku nejstarších kulových hvězdokup proto umožňuje stanovit spodní hranici galaktického věku.

Toto datování je velmi technicky složité, ale je založeno na velmi jednoduché myšlence. Všechny hvězdy v kupě (od superhmotných po nejlehčí) jsou tvořeny ze stejného oblaku plynu, a proto se rodí téměř současně. Postupem času spálí hlavní zásoby vodíku – některé dříve, jiné později. V této fázi hvězda opouští hlavní sekvenci a prochází řadou transformací, které vyvrcholí buď úplným gravitačním kolapsem (následovaným vznikem neutronové hvězdy nebo černé díry), nebo vznikem bílého trpaslíka. Studium složení kulové hvězdokupy proto umožňuje poměrně přesně určit její stáří. Pro spolehlivou statistiku by měl být počet studovaných shluků alespoň několik desítek.

Tuto práci provedl před třemi lety tým astronomů pomocí kamery ACS (Advanced Camera for Survey) Hubbleova vesmírného dalekohledu. Sledování 41 kulových hvězdokup v naší Galaxii ukázalo, že jejich průměrné stáří je 12,8 miliardy let. Držiteli rekordů byly hvězdokupy NGC 6937 a NGC 6752, nacházející se 7 200 a 13 000 světelných let od Slunce. Téměř jistě nejsou mladší než 13 miliard let, přičemž nejpravděpodobnější životnost druhé kupy je 13,4 miliard let (ačkoli s chybou plus minus miliarda).


Hvězdy o hmotnosti řádově jako Slunce, jak se jejich zásoby vodíku vyčerpávají, bobtnají a stávají se červenými trpaslíky, načež se jejich jádro helia při kompresi zahřeje a začne spalování helia. Po nějaké době hvězda odhodí svůj obal a vytvoří planetární mlhovinu, poté se stane bílým trpaslíkem a poté se ochladí.

Naše Galaxie však musí být starší než její kupy. Jeho první supermasivní hvězdy explodovaly jako supernovy a vyvrhly do vesmíru jádra mnoha prvků, zejména jádra stabilního izotopu beryllium-berylium-9. Když se začaly formovat kulové hvězdokupy, jejich novorozené hvězdy již obsahovaly berylium, a to tím více, čím později vznikly. Na základě obsahu berylia v jejich atmosférách lze určit, o kolik mladší kupy jsou než galaxie. Jak dokládají údaje o kupě NGC 6937, tento rozdíl je 200 - 300 milionů let. Takže bez velkého roztahování můžeme říci, že stáří Mléčné dráhy přesahuje 13 miliard let a možná dosahuje 13,3 - 13,4 miliard, což je téměř stejný odhad, jaký byl učiněn na základě pozorování bílých trpaslíků, ale je to tak byla získána zcela jiným způsobem.
Hubbleův zákon

Vědecká formulace otázky o stáří vesmíru byla možná až na začátku druhé čtvrtiny minulého století. Koncem 20. let 20. století začali Edwin Hubble a jeho asistent Milton Humason objasňovat vzdálenosti k desítkám mlhovin mimo Mléčnou dráhu, které se jen o několik let dříve staly nezávislými galaxiemi.

Tyto galaxie se vzdalují od Slunce radiálními rychlostmi, které byly naměřeny rudým posuvem jejich spekter. Přestože vzdálenosti většiny těchto galaxií mohly být určeny s velkou chybou, HST stále zjistil, že jsou přibližně úměrné radiálním rychlostem, jak o tom psal v článku publikovaném na začátku roku 1929. O dva roky později Hubble a Humason potvrdili tento závěr na základě pozorování jiných galaxií - některé z nich jsou vzdálené více než 100 milionů světelných let.

Tato data tvořila základ slavného vzorce v=H0d, známého jako Hubbleův zákon. Zde v je radiální rychlost galaxie vzhledem k Zemi, d je vzdálenost, H0 je koeficient proporcionality, jehož rozměr, jak je snadno vidět, je inverzní rozměr k rozměru času (dříve se tomu říkalo Hubbleova konstanta , což je nesprávné, protože v předchozích epochách byla hodnota H0 jiná než dnes). Sám Hubble a mnozí další astronomové po dlouhou dobu odmítali domněnky o fyzikálním významu tohoto parametru. Georges Lemaitre však v roce 1927 ukázal, že obecná teorie relativity nám umožňuje interpretovat expanzi galaxií jako důkaz expanze vesmíru. O čtyři roky později měl odvahu dovést tento závěr k logickému závěru a vyslovil hypotézu, že vesmír vznikl z téměř bodového embrya, které pro nedostatek lepšího termínu nazval atom. Tento prvotní atom mohl zůstat ve statickém stavu kdykoli až do nekonečna, ale jeho „exploze“ dala vzniknout rozpínajícímu se prostoru naplněnému hmotou a zářením, který v konečném čase dal vzniknout současnému Vesmíru. Již ve svém prvním článku Lemaitre odvodil úplnou analogii Hubbleova vzorce a když měl do té doby známá data o rychlostech a vzdálenostech řady galaxií, získal přibližně stejnou hodnotu koeficientu úměrnosti mezi vzdálenostmi a rychlostmi jako Hubble. Jeho článek však vyšel ve francouzštině v málo známém belgickém časopise a zpočátku zůstal bez povšimnutí. Do povědomí většiny astronomů se dostal až v roce 1931 po zveřejnění jeho anglického překladu.


Vývoj vesmíru je dán počáteční rychlostí jeho rozpínání a také účinky gravitace (včetně temné hmoty) a antigravitace (temné energie). V závislosti na vztahu těchto faktorů má graf velikosti Vesmíru různý tvar jak v budoucnosti, tak v minulosti, což ovlivňuje odhad jeho stáří. Současná pozorování ukazují, že vesmír se rozpíná exponenciálně (červený graf).

Hubbleův čas

Z této Lemaîtreovy práce a pozdějších prací samotného HST a dalších kosmologů přímo vyplynulo, že stáří vesmíru (přirozeně měřeno od počátečního okamžiku jeho rozpínání) závisí na hodnotě 1/H0, která se nyní nazývá Hubble čas. Povaha této závislosti je určena konkrétním modelem vesmíru. Pokud předpokládáme, že žijeme v plochém Vesmíru naplněném gravitující hmotou a zářením, pak pro výpočet jeho stáří musíme 1/H0 vynásobit 2/3.

Tady nastal zádrhel. Z měření Hubblea a Humasona vyplývá, že číselná hodnota 1/H0 je přibližně rovna 1,8 miliardě let. Z toho vyplývalo, že vesmír se zrodil před 1,2 miliardami let, což jasně odporovalo i značně podceňovaným odhadům tehdejšího stáří Země. Z této obtížnosti by se dalo dostat za předpokladu, že galaxie se vzdalují pomaleji, než si Hubble myslel. Postupem času se tento předpoklad potvrdil, ale problém to nevyřešilo. Podle údajů získaných do konce minulého století pomocí optické astronomie se 1/H0 pohybuje v rozmezí 13 až 15 miliard let. Rozpor tedy stále přetrvával, protože prostor vesmíru byl a je považován za plochý a dvě třetiny času Hubblea jsou mnohem méně než i ty nejskromnější odhady stáří Galaxie.

Prázdný svět

Podle posledních měření Hubbleova parametru je spodní hranice Hubbleova času 13,5 miliardy let a horní hranice 14 miliard. Ukazuje se, že současné stáří vesmíru se přibližně rovná současnému času Hubblea. Taková rovnost musí být přísně a vždy dodržována pro absolutně prázdný Vesmír, kde není ani gravitační hmota, ani antigravitační pole. Ale v našem světě je dost obojího. Faktem je, že se vesmír nejprve pomalu rozšiřoval, pak se rychlost jeho rozpínání začala zvyšovat a v současné době se tyto protichůdné trendy téměř vyrovnaly.

Obecně byl tento rozpor odstraněn v letech 1998 - 1999, kdy dva týmy astronomů dokázaly, že za posledních 5 - 6 miliard let se vesmír rozpíná nikoli klesající, ale rostoucí rychlostí. Toto zrychlení se obvykle vysvětluje tím, že v našem Vesmíru roste vliv antigravitačního faktoru, tzv. temné energie, jejíž hustota se v čase nemění. Vzhledem k tomu, že hustota gravitující hmoty klesá, jak se vesmír rozpíná, temná energie stále úspěšněji soutěží s gravitací. Doba existence Vesmíru s antigravitační složkou se nemusí rovnat dvěma třetinám Hubbleova času. Proto objev zrychlujícího se rozpínání vesmíru (zaznamenaný v roce 2011 Nobelovou cenou) umožnil odstranit rozpor mezi kosmologickými a astronomickými odhady jeho životnosti. Byla to také předehra k vývoji nové metody pro datování jejího narození.
Kosmické rytmy

30. června 2001 vyslala NASA do vesmíru Explorer 80, o dva roky později přejmenovaný na WMAP, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. Jeho zařízení umožnilo zaznamenat teplotní výkyvy mikrovlnného záření kosmického mikrovlnného pozadí s úhlovým rozlišením menším než tři desetiny stupně. Již tehdy bylo známo, že spektrum tohoto záření se téměř zcela shoduje se spektrem ideálního černého tělesa zahřátého na 2,725 K a jeho teplotní výkyvy při „hrubozrnných“ měřeních s úhlovým rozlišením 10 stupňů nepřesahují 0,000036 K. Avšak při „jemnozrnných“ měřeních na stupnici sondy WMAP byly amplitudy takových fluktuací šestkrát větší (asi 0,0002 K). Kosmické mikrovlnné záření na pozadí se ukázalo být skvrnité, těsně poseté mírně více a mírně méně zahřátými oblastmi.

Fluktuace kosmického mikrovlnného záření na pozadí jsou generovány kolísáním hustoty elektron-fotonového plynu, který kdysi zaplnil vnější prostor. Klesla téměř na nulu asi 380 000 let po Velkém třesku, kdy se prakticky všechny volné elektrony spojily s jádry vodíku, helia a lithia, čímž vznikly neutrální atomy. Dokud se tak nestalo, v elektron-fotonovém plynu se šířily zvukové vlny ovlivněné gravitačními poli částic temné hmoty. Tyto vlny, nebo, jak říkají astrofyzici, akustické oscilace, zanechaly své stopy ve spektru kosmického mikrovlnného záření na pozadí. Toto spektrum lze dešifrovat pomocí teoretického aparátu kosmologie a magnetické hydrodynamiky, což umožňuje přehodnotit stáří Vesmíru. Jak ukazují poslední výpočty, jeho nejpravděpodobnější rozsah je 13,72 miliardy let. Nyní je považován za standardní odhad doby života vesmíru. Pokud vezmeme v úvahu všechny možné nepřesnosti, tolerance a aproximace, můžeme dojít k závěru, že podle výsledků sondy WMAP existuje Vesmír mezi 13,5 a 14 miliardami let.

Astronomové, kteří odhadovali stáří vesmíru třemi různými způsoby, tak získali vcelku kompatibilní výsledky. Proto nyní víme (nebo, opatrněji řečeno, myslíme si, že víme), kdy náš vesmír vznikl - přinejmenším s přesností několika set milionů let. Potomci pravděpodobně přidají řešení této prastaré hádanky na seznam nejpozoruhodnějších úspěchů astronomie a astrofyziky.

Podle nejnovějších údajů je vesmír starý přibližně 13,75 miliardy let. Jak ale vědci k tomuto číslu dospěli?

Kosmologové mohou určit stáří vesmíru pomocí dvou různých metod: studium nejstarších objektů ve vesmíru, A měření rychlosti jeho expanze.

Věková omezení

Vesmír nemůže být „mladší“ než objekty v něm. Na základě určení stáří nejstarších hvězd budou vědci schopni odhadnout věkové hranice.

Životní cyklus hvězdy je založen na její hmotnosti. Hmotnější hvězdy hoří rychleji než jejich menší bratři a sestry. Hvězda 10krát hmotnější než Slunce může hořet 20 milionů let, zatímco hvězda s poloviční hmotností Slunce bude žít 20 miliard let. Hmotnost také ovlivňuje jasnost hvězd: čím hmotnější je hvězda, tím je jasnější.

Hubbleův vesmírný teleskop NASA pořídil snímky červeného trpaslíka CHXR 73 a jeho společníka, o kterém se předpokládá, že jde o hnědého trpaslíka. CHXR 73 je o třetinu lehčí než Slunce.

Tento snímek z Hubbleova vesmírného dalekohledu ukazuje Sirius A, nejvíce jasná hvězda na naší noční obloze spolu se svou slabou a drobnou doprovodnou hvězdou Sirius B. Astronomové záměrně přeexponovali snímek Síria A tak, aby byl viditelný Sirius B (malá tečka dole vlevo). Zkřížené difrakční paprsky a soustředné prstence kolem Sirius A, stejně jako malý prstenec kolem Sirius B, byly vytvořeny systémem zpracování obrazu dalekohledu. Tyto dvě hvězdy kolem sebe krouží každých 50 let. Sirius A je 8,6 světelných let od Země a je pátým nejbližším hvězdným systémem, který známe.

Husté hvězdokupy známé jako kulové hvězdokupy mají podobné vlastnosti. Nejstarší známé kulové hvězdokupy obsahují hvězdy staré 11 až 18 miliard let. Tak velký rozsah je spojen s problémy při určování vzdáleností ke shlukům, což ovlivňuje odhad jasnosti a tím i hmotnosti. Pokud je hvězdokupa dále, než si vědci myslí, budou hvězdy jasnější a hmotnější, a tedy mladší.

Nejistota stále omezuje stáří Vesmíru, musí být minimálně 11 miliard let. Je sice starší, ale mladší není.

Expanze vesmíru

Vesmír, ve kterém žijeme, není plochý ani neměnný, neustále se rozšiřuje. Pokud je známa rychlost expanze, pak vědci mohou pracovat pozpátku a určit stáří vesmíru. Klíčem je tedy rychlost rozpínání vesmíru, známá jako Hubbleova konstanta.

Hodnotu této konstanty určuje řada faktorů. Především je to druh hmoty, který dominuje vesmíru. Vědci musí určit poměr obyčejné a temné hmoty k temné energii. Svou roli hraje i hustota. Vesmír s nízkou hustotou hmoty je starší než vesmír s větším množstvím hmoty.

Tento složený snímek z Hubbleova vesmírného dalekohledu ukazuje strašidelný „prstenec“ temné hmoty v kupě galaxií Cl 0024 +17.

Kupa galaxií Abell 1689 je známá svou schopností lámat světlo, což je jev zvaný gravitační čočka. Nový výzkum kupy odhaluje tajemství o tom, jak temná energie utváří vesmír.

Aby určili hustotu a složení vesmíru, vědci se obrátili na řadu misí, jako je Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a kosmická loď Planck. Měřením tepelného záření, které zbylo z Velkého třesku, mohou mise jako tyto určit hustotu, složení a rychlost rozpínání vesmíru. WMAP i Planck detekovaly zbytkové záření nazývané kosmické mikrovlnné pozadí a zmapovaly je.

V roce 2012 WMAP navrhl stáří vesmíru na 13,772 miliardy let s chybou 59 milionů let. A v roce 2013 Planck spočítal, že vesmír je starý 13,82 miliardy let. Oba výsledky spadají pod minimum 11 miliard, bez ohledu na kulové hvězdokupy, a oba mají relativně malou chybovost.

Stáří vesmíru je maximální čas, který by od té doby naměřily hodiny velký třesk až doteď, pokud nám teď padly do rukou. Tento odhad stáří Vesmíru, stejně jako ostatní kosmologické odhady, pochází z kosmologických modelů založených na stanovení Hubbleovy konstanty a dalších pozorovatelných parametrů Metagalaxie. Existuje také nekosmologická metoda pro určení stáří Vesmíru (alespoň třemi způsoby). Je pozoruhodné, že všechny tyto odhady stáří vesmíru jsou ve vzájemném souladu. Všechny také vyžadují zrychlená expanze Vesmír (to znamená ne nula člen lambda), jinak se kosmologický věk ukáže jako příliš malý. Ukazují to nová data z výkonného satelitu Planck Evropské vesmírné agentury (ESA). Stáří vesmíru je 13,798 miliardy let („plus minus“ 0,037 miliardy let, to vše je řečeno na Wikipedii).

Uvedený věk vesmíru ( V= 13 798 000 000 let) není vůbec těžké převést na sekundy:

1 rok = 365(dny)*24(hodiny)*60(minuty)*60(s) = 31 536 000 s;

To znamená, že věk Vesmíru se bude rovnat

V= 13 798 000 000 (let)*31 536 000 (s) = 4,3513*10^17 sekund. Mimochodem, získaný výsledek nám umožňuje „cítit“, co to znamená – číslo v řádu 10^17 (to znamená, že číslo 10 musí být vynásobeno samo sebou 17krát). Tento zdánlivě malý stupeň (pouze 17) za sebou ve skutečnosti skrývá gigantický časový úsek (13,798 miliardy let), který téměř uniká naší představivosti. Pokud je tedy celý věk vesmíru „stlačen“ na jeden pozemský rok (mentálně si představte 365 dní), pak v tomto časovém měřítku: nejjednodušší život se narodil na Zemi před 3 měsíci; exaktní vědy se objevily ne více než před 1 sekundou a život člověka (70 let) je okamžik rovný 0,16 sekundy.

Nicméně vteřina je stále obrovská doba pro teoretickou fyziku, mentálně(pomocí matematiky) studující časoprostor na extrémně malých měřítcích - až do rozměrů řádově Planck délka (1,616199*10^-35 m). Tato délka je minimum možné ve fyzice „kvantové“ vzdálenosti, tedy to, co se děje v ještě menším měřítku, fyzikové ještě nevynalezli (neexistují obecně uznávané teorie), možná tam již „pracuje“ zcela jiná fyzika, jejíž zákony jsou neznámé nám. Zde je také vhodné říci, že v našem (super komplexním a velmi drahém) experimenty fyzikové zatím pronikli „jen“ do hloubky cca 10^-18 metrů (to je 0,000...01 metru, kde je za desetinnou čárkou 17 nul). Planckova délka je vzdálenost, kterou urazí foton (kvantum) světla Planckův čas (5,39106*10^-44 s) – minimum možné ve fyzice existuje „kvantum“ času. Fyzici mají také druhé jméno pro Planckův čas - elementární časový interval (Evi – Tuto pohodlnou zkratku budu také používat níže). Pro teoretické fyziky je tedy 1 sekunda kolosální počet Planckových časů ( Evi):

1 sekunda = 1/(5,39106*10^−44) = 1,8549*10^43 Evi.

V této chvíli Ó Stáří vesmíru se v měřítku stává číslem, které si už nějak neumíme představit:

V= (4,3513*10^17 s) * (1,8549*10^43 Evi) = 8,07*10^60 Evi.

Proč jsem to řekl výše Teoretickí fyzici studují vesmírný čas ? Faktem je, že časoprostor má dvě strany singl struktur (matematické popisy prostoru a času jsou si navzájem podobné), které jsou klíčové pro konstrukci fyzického obrazu světa, našeho Vesmíru. V moderní kvantové teorii tomu tak je vesmírný čas je přisuzována ústřední role, existují dokonce hypotézy, kdy látka (včetně vás a mě, milý čtenáři) není považována za nic jiného než... rušení tuto základní strukturu. Viditelné 92 % hmoty ve Vesmíru tvoří atomy vodíku a průměrná hustota viditelné hmoty se odhaduje na 1 atom vodíku na 17 metrů krychlových prostoru (to je objem malé místnosti). To znamená, jak již bylo ve fyzice prokázáno, náš vesmír je téměř „prázdný“ časoprostor, který je nepřetržitý. rozšiřující se A diskrétně na Planckových vahách, tedy na rozměrech řádu Planck délky a v časových intervalech řádu Evi(v měřítku dostupném pro člověka plyne čas „nepřetržitě a plynule“ a žádné rozpínání nezaznamenáváme).

A pak mě jednoho dne (koncem roku 1997) napadlo, že diskrétnost a rozpínání časoprostoru je nejlépe „modelovat“ ... řadou přirozených čísel 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, ... O diskrétnosti této řady není pochyb, ale její „rozšíření“ lze vysvětlit následujícím zobrazením: 0, 1, 1+1, 1+1+1, 1+1+1 +1, …. Jsou-li tedy čísla ztotožněna s Planckovým časem, pak se číselná řada promění v jakýsi tok časových kvant (časoprostoru). V důsledku toho jsem přišel s celou teorií, kterou jsem nazval virtuální kosmologie , a který „objevil“ nejdůležitější fyzikální parametry Vesmíru „uvnitř“ světa čísel (konkrétní příklady zvážíme níže).

Jak by se dalo očekávat, oficiální kosmologie a fyzika odpověděly na všechny mé (psané) výzvy k nim absolutním mlčením. A ironií současného okamžiku dost možná je teorie čísel(jako obor vyšší matematiky, který studuje přirozené řady) má doslova jediné praktické uplatnění - to je... kryptografie. To znamená, že čísla (a velmi velká, v řádu 10^300) se používají pro šifrování zpráv(přenášející z větší části čistě obchodní zájmy lidí). A současně svět čísel sám o sobě je druh zašifrovaná zpráva o základních zákonech vesmíru- to je přesně to, co tvrdí moje virtuální kosmologie a pokouší se „rozluštit poselství“ světa čísel. Je však samozřejmé, že nejpoutavější „dekódování“ by přišlo od teoretických fyziků, kdyby se jednou podívali na svět čísel bez profesionálních předsudků...

Zde je klíčová hypotéza z nejnovější verze virtuální kosmologie: Plackow čas je ekvivalentní číslu e = 2,718 ... (číslo „e“, základ přirozených logaritmů). Proč zrovna číslo „e“ a ne jednička (jak jsem si myslel dříve)? Faktem je, že je to číslo „e“, které se rovná minimální možné kladné hodnotě funkceE = N / ln N - hlavní funkce v mé teorii. Pokud je v této funkci znak přesné rovnosti (=) nahrazen znakem asymptotické rovnosti (~, tato vlnovka se nazývá vlnovka), pak dostaneme nejdůležitější zákon ze známého teorie čísel– zákon rozdělování prvočísla(2, 3, 5, 7, 11, ... tato čísla jsou dělitelná pouze jednou a sebou samými). V teorii čísel, kterou studovali budoucí matematici na univerzitách, parametr E(i když matematici píší úplně jiný symbol) - to je přibližný počet prvočísel na segment, tedy od 1 do číslaNvčetně a čím větší je přirozené čísloN, tím přesněji funguje asymptotický vzorec.

Z mé klíčové hypotézy vyplývá, že ve virtuální kosmologii stáří vesmíru je ekvivalentní alespoň číslu N = 2,194*10^61 je produktem věku V(vyjádřen v Evi, viz výše) podle čísla E= 2,718. Proč píšu „alespoň“ bude zřejmé níže. Náš Vesmír ve světě čísel se tedy „odráží“ segmentem číselné osy (se začátkem v čísle E= 2,718...), který obsahuje asi 10^61 přirozených čísel. Segment číselné osy jsem nazval ekvivalentem (v uvedeném smyslu) stáří Vesmíru Velký segment .

Znalost správné hranice velkého segmentu (N= 2,194*10^61), vypočítejte množství prvočísla v tomto segmentu:E = N/ln N = 1,55*10^59 (prvočísla). A teď pozor!, viz také tabulka a obrázek (jsou níže). Je zřejmé, že prvočísla (2, 3, 5, 7, 11, ...) mají svá pořadová čísla (1, 2, 3, 4, 5, ..., E) tvoří vlastní segment přirozené řady, který také obsahuje jednoduchá čísla, tedy čísla ve tvaru prvočísel 1, 2, 3, 5, 7, 11, …. Zde budeme předpokládat, že 1 je první prvočíslo, protože to někdy v matematice dělají, a můžeme zvažovat právě případ, kdy se to ukáže jako velmi důležité. Podobný vzorec použijeme také na segment všech čísel (z prvočísel a složených čísel):K = E/ln E, Kde K– toto je množství prvočísla na segmentu. A také si představíme velmi důležitý parametr:K / E = 1/ ln E je poměr množství (K) prvočísla na množství (E) všech čísel v segmentu. To je jasné parametr 1/ lnE má smysl pro pravděpodobnost setkání s prvočíslem v blízkosti prvočísla v segmentu. Vypočítejme tuto pravděpodobnost: 1/ln E = 1/ ln (1,55*10^59) = 0,007337 a zjistíme, že je to jen o 0,54 % více než hodnota... konstantní jemná struktura (PTS = 0,007297352569824…).

PTS je základní fyzikální konstanta a bezrozměrný, to znamená, že PTS dává smysl pravděpodobnosti nějaká extrémně důležitá událost pro Jeho Veličenstvo (všechny ostatní základní fyzikální konstanty mají rozměry: sekundy, metry, kg, ...). Jemná strukturní konstanta byla vždy předmětem fascinace fyziků. Vynikající americký teoretický fyzik, jeden ze zakladatelů kvantové elektrodynamiky, laureát Nobelova cena ve fyzice Richard Feynman (1918 – 1988) zvaný PTS “ jedna z největších zatracených záhad fyziky: magické číslo, které k nám přichází, aniž bychom mu jakkoli rozuměli" Bylo učiněno velké množství pokusů vyjádřit PTS pomocí čistě matematických veličin nebo vypočítat na základě některých fyzikálních úvah (viz Wikipedie). Takže v tomto článku ve skutečnosti předkládám své chápání podstaty PTS (odstranění závoje tajemství?).

Takže výše, v rámci virtuální kosmologie, jsme dostali téměř Hodnota PTS. Pokud trochu posunete (zvýšíte) pravý okraj (N) velkého segmentu, pak číslo ( E) prvočísla na tomto segmentu a pravděpodobnost je 1/ln E se sníží na „milovanou“ hodnotu PTS. Ukazuje se tedy, že stačí prodloužit stáří našeho Vesmíru pouze 2,1134808791krát (téměř 2krát, což není mnoho, viz níže), abychom získali přesný zásah do hodnoty PTS: zaujmutí správné hranice Velkého segment rovnýN= 4,63704581852313*10^61, dostaneme pravděpodobnost 1/ln E, což je méně než PTS pouze o 0,0000000000013 %. Zde uvedená pravá hranice Velkého segmentu je ekvivalentní řekněme Věk PTS Vesmír je starý 29 161 809 170 let (téměř 29 miliard let ). Čísla, která jsem zde získal, samozřejmě nejsou dogma (samotná čísla se mohou mírně změnit), protože pro mě bylo důležité vysvětlit samotný průběh mého uvažování. Navíc nejsem zdaleka první, kdo přišel (k mému bezprecedentní tím) k potřebě „zdvojnásobit“ věk vesmíru. Například v knize slavného ruského vědce M. V. Sazhina „Moderní kosmologie v populárním podání“ (M.: Editorial URSS, 2002) se píše doslova toto (na straně 69): „...Odhady stáří Vesmíru se mění. Pokud připadá na 90 % celkové hustoty Vesmíru nový druh hmota (lambda termín), a 10 % pro běžnou hmotu, pak Stáří vesmíru se ukazuje být téměř dvakrát tak velké! » (tučná kurzíva moje).

Pokud tedy věříte virtuální kosmologie, pak lze kromě čistě „fyzických“ definic PTS (také jich je několik) takto definovat i tuto zásadní „konstantu“ (pro mě obecně řečeno s časem klesá) (bez falešné skromnosti všimněte si, že více elegantní Nikdy jsem se nesetkal s matematickým výkladem podstaty PTS). Konstanta jemné struktury (PTS) je pravděpodobnost, že náhodně vybrané sériové číslo prvočíslo bude v segmentu prvočíslo. A zadaná pravděpodobnost bude:

PTS = 1/ln( N / ln N ) = 1/( ln N lnln N ) . (1)

Zároveň nesmíme zapomínat, že vzorec (1) „funguje“ poměrně přesně pro dostatečně velká číslaNřekněme, na konci Velkého segmentu se to docela hodí. Ale na samém začátku (při vzniku vesmíru) dává tento vzorec podhodnocené výsledky (přerušovaná čára na obrázku, viz také tabulka)

Virtuální kosmologie (stejně jako teoretická fyzika) nám říká, že PTS není vůbec konstanta, ale „prostě“ nejdůležitější parametr Vesmíru, který se v čase mění. Takže podle mé teorie se PTS při zrodu vesmíru rovnala jedné a pak podle vzorce (1) klesla na moderní význam PTS = 0,007297…. S nevyhnutelným zánikem našeho vesmíru (za 10^150 let, což odpovídá správné hraniciN= 10^201) PTS se sníží z aktuální hodnoty téměř 3krát a stane se roven 0,00219.

Pokud vzorec (1) (přesný „zásah“ v PTS) byl můj jediný „trik“ z hlediska numerologie(čímž jsou si profesionální vědci stále naprosto jisti), pak bych s takovou vytrvalostí neopakoval, že svět přirozených čísel je 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... (zejména jeho hlavní zákonE = N/ln N ) je jakýmsi „zrcadlem“ našeho vesmíru (a dokonce... žádný vesmír), který nám pomáhá „rozluštit“ nejdůležitější tajemství vesmíru. Všechny mé články a knihy jsou nejen zajímavé psychologové kteří dokážou důkladně vysledovat (ve svých kandidátských a doktorských pracích) celou cestu vzestupu izolované mysli (s gramotnými lidmi jsem prakticky nekomunikoval) - vzestup k Pravdě nebo pád do nejhlubší propasti Sebeklamu. Moje práce obsahují mnoho nového faktografického materiálu (nové myšlenky a hypotézy). teorie čísel, a také obsahují velmi zajímavé matematický model časoprostoru, jehož analogy jistě existují, ale pouze v... vzdálených exoplanety, kde mysl již objevila přirozenou řadu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... - nejzjevnější abstraktní daná pravda každý zkušená mysl v žádný vesmír.

Jako další ospravedlnění vám řeknu o dalším „triku“ mé numerologie. Náměstí (S) pod grafem funkceE = N/ln N (Opakuji, hlavní funkce světa čísel!), je vyjádřena následujícím vzorcem:S = (N/2)^2 (toto je 4. část plochy čtverce se stranou rovnou čísluN). Zároveň na konci PTS tl Velký segment(naN= 4,637*10^61) převrácená hodnota této plochy (1/S), bude se číselně rovnat... kosmologická konstanta nebo (jen druhé jméno) člen lambda L= 10^–53 m^–2, vyjádřeno v Planckových jednotkách ( Evi): L= 10^–53 m^–2 = 2,612*10^–123 Evi^–2 a to, zdůrazňuji, je jediné školní známka L(fyzici přesnou hodnotu neznají). A virtuální kosmologie tvrdí, že kosmologická konstanta (lambda termín) je klíčovým parametrem vesmíru, který s časem klesá přibližně podle tohoto zákona:

L = 1/ S = (2/ N )^2 . (2)

Podle vzorce (2) na konci PTS-th Big segmentu dostaneme následující:L = ^2 = 1,86*10^–123 (Evi^–2) – to je... skutečná hodnota kosmologické konstanty (?).

Místo závěru. Pokud mě někdo může upozornit na jiný vzorec (kroměE = N/ln N ) a další matematický objekt (kromě elementární řady přirozených čísel 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...), které vedou ke stejnému Krásná numerologické „triky“ (tolik a přesně „kopírující“ skutečný fyzický svět v jeho různých aspektech) – pak jsem připraven veřejně přiznat, že jsem na samém dně propasti Sebeklamu. Aby mohl čtenář učinit svůj „verdikt“, může se obrátit na všechny mé články a knihy zveřejněné na portálu (webové stránce) „Techno Community of Russia“ pod pseudonymem iav 2357 ( viz následující odkaz:



říct přátelům
Matka Boží -...