- Директни измервания на яркостта и разстоянието на обекти във Вселената като звезди, галактики и свръхнови, което ни позволи да изградим линийка на космическите разстояния.
- Измервания на мащабна структура, клъстериране на галактики и барионни акустични трептения.
- Осцилации в микровълновия космически фон, своеобразна „моментна снимка“ на Вселената, когато тя е била само на 380 000 години.
Съществува уникална връзка между възрастта на Вселената и нейното разширяване по време на създаването на нейната история.
С други думи, ако можехме да измерим разширяването на Вселената днес и как се е разширявала през цялата си история, щяхме да знаем точно от какво се състоят различните компоненти. Научихме това от редица наблюдения, включително:
Събирате всичко това и получавате Вселена, която днес е 68% тъмна енергия, 27% тъмна материя, 4,9% обикновена материя, 0,1% неутрино, 0,01% радиация и всякакви малки неща.
След това разглеждате разширяването на Вселената днес и го екстраполирате назад във времето, събирайки заедно историята на разширяването на Вселената и следователно нейната възраст.
Получаваме цифра – най-точна от Планк, но допълнена от други източници като измервания на свръхнови, ключовия проект HST и Sloan Digital Sky Survey – възрастта на Вселената, 13,81 милиарда години, плюс-минус 120 милиона години. Ние сме 99,1 процента сигурни за възрастта на Вселената, което е доста страхотно.
Имаме редица различни набори от данни, които сочат към това заключение, но те всъщност са получени с помощта на един единствен метод. Просто имаме късмет, че има последователна картина с всички точки, сочещи в една и съща посока, но в действителност е невъзможно да се каже точно възрастта на Вселената. Всички тези точки предлагат различни вероятности и някъде в пресечната точка се ражда нашето мнение за възрастта на нашия свят. 
Ако Вселената имаше същите свойства, но се състоеше от 100% обикновена материя (тоест без тъмна материя или тъмна енергия), нашата Вселена щеше да е само на 10 милиарда години. Ако Вселената се състои от 5% обикновена материя (без тъмна материя и тъмна енергия) и константата на Хъбъл е 50 km/s/Mpc, а не 70 km/s/Mpc, нашата Вселена ще бъде на 16 милиарда години. С комбинацията от всичко това почти сигурно можем да кажем, че възрастта на Вселената е 13,81 милиарда години. Откриването на тази цифра е огромен подвиг за науката.
Този метод за откриване с право е най-добрият. Той е основният, най-увереният, най-завършеният и е потвърден от много различни доказателства, сочещи към него. Но има и друг метод и той е много полезен за проверка на нашите резултати.
Всичко се свежда до факта, че знаем как живеят звездите, как изгарят горивото си и умират. По-специално, ние знаем, че всички звезди, докато живеят и изгарят чрез основното гориво (синтезиране на хелий от водород), имат определена яркост и цвят и остават на тези специфични показатели за определен период от време: докато горивото свърши в ядрата.
В този момент ярките, сини и масивни звезди започват да еволюират в гиганти или свръхгиганти. 
Като разглеждаме тези точки в клъстер от звезди, които са се образували по едно и също време, можем да разберем - ако, разбира се, знаем как работят звездите - възрастта на звездите в клъстера. Разглеждайки стари кълбовидни купове, откриваме, че тези звезди най-често са оживявали преди около 13,2 милиарда години. (Има обаче малки отклонения от милиард години).
Възраст от 12 милиарда години е доста често срещана, но възраст от 14 милиарда години или повече е нещо странно, въпреки че имаше период през 90-те години, когато доста често се споменаваше възраст от 14-16 милиарда години. (Подобреното разбиране на звездите и тяхната еволюция значително намали тези числа.)
И така, имаме два метода - космическа история и измервания на местни звезди - които показват, че възрастта на нашата Вселена е 13-14 милиарда години. Няма да изненада никого, ако възрастта е определена на 13,6 или дори 14 милиарда години, но е малко вероятно да е 13 или 15. Ако ви попитат, кажете, че възрастта на Вселената е 13,8 милиарда години, няма да има оплаквания срещу теб.
Хората се интересуват от възрастта на Вселената от древни времена. И въпреки че не можете да й поискате паспорт, за да видите рождената й дата, съвременната наука успя да отговори на този въпрос. Вярно, съвсем наскоро.
Паспорт за Вселената Астрономите са проучили в детайли ранната биография на Вселената. Но те имаха съмнения относно точната й възраст, които бяха разсеяни едва през последните няколко десетилетия.
Мъдреците от Вавилон и Гърция смятат Вселената за вечна и неизменна, а индуските хронисти през 150 г. пр.н.е. установиха, че той е точно на 1 972 949 091 години (между другото, по отношение на порядъка на величината, те не грешаха много!). През 1642 г. английският теолог Джон Лайтфут, чрез щателен анализ на библейски текстове, изчислява, че сътворението на света е станало през 3929 г. пр. н. е.; няколко години по-късно ирландският епископ Джеймс Ъшър го премести на 4004. Основателите на съвременната наука Йоханес Кеплер и Исак Нютон също не пренебрегнаха тази тема. Въпреки че се позовават не само на Библията, но и на астрономията, резултатите им се оказват сходни с изчисленията на теолозите - 3993 и 3988 г. пр.н.е. В нашето просветено време възрастта на Вселената се определя по други начини. За да ги видим в историческа перспектива, нека първо да разгледаме нашата собствена планета и нейната космическа среда.
Астрономите са проучили в детайли ранната биография на Вселената. Но те имаха съмнения относно точната й възраст, които бяха разсеяни едва през последните няколко десетилетия.
Гадаене с камъни
От втората половина на 18 век учените започват да оценяват възрастта на Земята и Слънцето въз основа на физически модели. Така през 1787 г. френският натуралист Жорж-Луи Льоклер стига до извода, че ако нашата планета е била топка от разтопено желязо при раждането си, ще са й необходими от 75 до 168 хиляди години, за да се охлади до сегашната си температура. След 108 години ирландският математик и инженер Джон Пери преизчислява топлинната история на Земята и определя нейната възраст на 2-3 милиарда години. В самото начало на 20-ти век лорд Келвин стигна до заключението, че ако Слънцето постепенно се свива и свети единствено поради освобождаването на гравитационна енергия, тогава неговата възраст (и следователно максималната възраст на Земята и другите планети) може да са няколкостотин милиона години. Но по това време геолозите не можаха нито да потвърдят, нито да опровергаят тези оценки поради липсата на надеждни геохронологични методи.
В средата на първото десетилетие на двадесети век Ърнест Ръдърфорд и американският химик Бертрам Болтууд разработиха основата за радиометрично датиране на земни скали, което показа, че Пери е много по-близо до истината. През 20-те години на миналия век са открити минерални проби, чиято радиометрична възраст е близо 2 милиарда години. По-късно геолозите увеличиха тази стойност повече от веднъж и досега тя се е увеличила повече от два пъти - до 4,4 милиарда Допълнителни данни предоставят изследванията на "небесните камъни" - метеорити. Почти всички радиометрични оценки на тяхната възраст попадат в диапазона от 4,4-4,6 милиарда години.
Съвременната хелиосеизмология дава възможност директно да се определи възрастта на Слънцето, която според последните данни е 4,56 - 4,58 милиарда години. Тъй като продължителността на гравитационната кондензация на протослънчевия облак е измерена само в милиони години, можем уверено да кажем, че от началото на този процес до наши дни са изминали не повече от 4,6 милиарда години. В същото време слънчевата материя съдържа много елементи, по-тежки от хелия, които са се образували в термоядрените пещи на масивни звезди от предишни поколения, които са изгорели и експлодирали в свръхнови. Това означава, че съществуването на Вселената значително надвишава възрастта на Слънчевата система. За да определите степента на този излишък, трябва първо да отидете в нашата Галактика и след това отвъд нейните граници.
След белите джуджета
Животът на нашата Галактика може да се определи по различни начини, но ние ще се ограничим до двата най-надеждни. Първият метод се основава на наблюдение на сиянието на белите джуджета. Тези компактни (с размерите на Земята) и първоначално много горещи небесни тела представляват последния етап от живота за всички звезди, освен за най-масивните. За да се превърне в бяло джудже, една звезда трябва напълно да изгори цялото си термоядрено гориво и да претърпи няколко катаклизма - например да стане червен гигант за известно време.
Естествен часовник
Според радиометричното датиране най-старите скали на Земята сега се считат за сивите гнайси на брега на Голямото робско езеро в северозападна Канада - възрастта им се определя на 4,03 милиарда години. Още по-рано (преди 4,4 милиарда години) кристализират малки зрънца от минерала циркон, естествен циркониев силикат, открит в гнайси в Западна Австралия. И тъй като земната кора вече е съществувала в онези дни, нашата планета трябва да е малко по-стара.
Що се отнася до метеоритите, най-точната информация се предоставя от датирането на калциево-алуминиеви включвания в материала на карбоновите хондритни метеорити, които остават практически непроменени след образуването си от газово-праховия облак, който заобикаля новороденото Слънце. Радиометричната възраст на подобни структури в метеорита Ефремовка, открит през 1962 г. в Павлодарска област на Казахстан, е 4 милиарда 567 милиона години.
Типичното бяло джудже е съставено почти изцяло от въглеродни и кислородни йони, вградени в изроден електронен газ, и има тънка атмосфера, доминирана от водород или хелий. Температурата на повърхността му варира от 8 000 до 40 000 K, докато централната зона се нагрява до милиони и дори десетки милиони градуси. Според теоретичните модели могат да се раждат и джуджета, състоящи се предимно от кислород, неон и магнезий (които при определени условия се превръщат в звезди с маса от 8 до 10,5 или дори до 12 слънчеви маси), но тяхното съществуване все още не е доказано. Теорията също така гласи, че звезди с поне половината от масата на Слънцето завършват като хелиеви бели джуджета. Такива звезди са многобройни, но те изгарят водород изключително бавно и затова живеят много десетки и стотици милиони години. Досега те просто не са имали достатъчно време да изчерпят своето водородно гориво (много малкото хелиеви джуджета, открити до момента, живеят в двоични системи и са възникнали по напълно различен начин).
Тъй като бялото джудже не може да поддържа реакции на термоядрен синтез, то свети поради натрупаната енергия и следователно бавно се охлажда. Скоростта на това охлаждане може да се изчисли и на тази основа да се определи времето, необходимо за намаляване на температурата на повърхността от първоначалната (за типично джудже това е около 150 000 K) до наблюдаваната. Тъй като се интересуваме от възрастта на Галактиката, трябва да търсим най-дълголетните и следователно най-студените бели джуджета. Съвременните телескопи позволяват да се откриват вътрегалактични джуджета с температура на повърхността под 4000 K, чиято яркост е 30 000 пъти по-ниска от тази на Слънцето. Досега не са открити - или изобщо ги няма, или са много малко. От това следва, че нашата Галактика не може да бъде по-стара от 15 милиарда години, в противен случай те биха присъствали в забележими количества.
За датиране на скалите се използва анализ на съдържанието на разпадни продукти на различни радиоактивни изотопи в тях. В зависимост от вида на скалата и времето на датиране се използват различни двойки изотопи.
Това е горната възрастова граница. Какво можем да кажем за дъното? Най-готините бели джуджета, известни в момента, бяха открити от космическия телескоп Хъбъл през 2002 и 2007 г. Изчисленията показаха, че възрастта им е 11,5 - 12 милиарда години. Към това трябва да добавим и възрастта на звездите-предшественици (от половин милиард до милиард години). От това следва, че Млечният път е не по-млад от 13 милиарда години. Така че окончателната оценка на възрастта му, получена от наблюдения на бели джуджета, е приблизително 13 - 15 милиарда години.
Бални сертификати
Вторият метод се основава на изследването на сферични звездни купове, разположени в периферната зона на Млечния път и обикалящи около ядрото му. Те съдържат от стотици хиляди до повече от милион звезди, свързани от взаимно привличане.
Кълбовидните купове се срещат в почти всички големи галактики и броят им понякога достига много хиляди. Там почти не се раждат нови звезди, но по-старите звезди присъстват в изобилие. Около 160 такива кълбовидни купа са регистрирани в нашата Галактика и вероятно още две до три дузини ще бъдат открити. Механизмите на тяхното формиране не са напълно ясни, но най-вероятно много от тях са възникнали скоро след раждането на самата Галактика. Следователно датирането на формирането на най-старите кълбовидни купове дава възможност да се установи долна граница на галактическата възраст.
Това датиране е много сложно технически, но се основава на много проста идея. Всички звезди в клъстера (от свръхмасивните до най-леките) се образуват от един и същи газов облак и следователно се раждат почти едновременно. С течение на времето те изгарят основните запаси от водород - някои по-рано, други по-късно. На този етап звездата напуска основната последователност и претърпява поредица от трансформации, които завършват или с пълен гравитационен колапс (последван от образуването на неутронна звезда или черна дупка), или с появата на бяло джудже. Следователно изучаването на състава на кълбовидния куп дава възможност да се определи доста точно възрастта му. За надеждна статистика броят на изследваните клъстери трябва да бъде поне няколко десетки.
Тази работа беше извършена преди три години от екип астрономи, използвайки камерата ACS (Advanced Camera for Survey) на космическия телескоп Хъбъл. Наблюдението на 41 кълбовидни купа в нашата Галактика показа, че средната им възраст е 12,8 милиарда години. Рекордьорите са клъстерите NGC 6937 и NGC 6752, разположени на 7200 и 13 000 светлинни години от Слънцето. Те почти сигурно не са по-млади от 13 милиарда години, като най-вероятният живот на втория клъстер е 13,4 милиарда години (макар и с грешка от плюс или минус един милиард).
Звезди с маса от порядъка на Слънцето, тъй като запасите им от водород се изчерпват, набъбват и стават червени джуджета, след което хелиевото им ядро се нагрява при компресия и започва изгаряне на хелий. След известно време звездата изхвърля обвивката си, образувайки планетарна мъглявина, след което се превръща в бяло джудже и след това се охлажда.
Нашата галактика обаче трябва да е по-стара от своите клъстери. Неговите първи свръхмасивни звезди избухнаха като свръхнови и изхвърлиха в космоса ядрата на много елементи, по-специално ядрата на стабилния изотоп берилий-берилий-9. Когато кълбовидните купове започнаха да се образуват, техните новородени звезди вече съдържаха берилий и толкова повече, колкото по-късно се появиха. Въз основа на съдържанието на берилий в техните атмосфери може да се определи колко по-млади са куповете от Галактиката. Както се вижда от данните за клъстера NGC 6937, тази разлика е 200 - 300 милиона години. И така, без много разтягане, можем да кажем, че възрастта на Млечния път надхвърля 13 милиарда години и може би достига 13,3 - 13,4 милиарда. Това е почти същата оценка като тази, направена въз основа на наблюдения на бели джуджета, но тя се получава по съвсем различен начин.
Закон на Хъбъл
Научната постановка на въпроса за възрастта на Вселената стана възможна едва в началото на втората четвърт на миналия век. В края на 20-те години на миналия век Едуин Хъбъл и неговият асистент Милтън Хюмасън започнаха да изясняват разстоянията до десетки мъглявини извън Млечния път, които само няколко години по-рано бяха станали независими галактики.
Тези галактики се отдалечават от Слънцето с радиални скорости, които са измерени чрез червеното отместване на техните спектри. Въпреки че разстоянията до повечето от тези галактики могат да бъдат определени с голяма грешка, Хъбъл все пак установи, че те са приблизително пропорционални на радиалните скорости, както той пише в статия, публикувана в началото на 1929 г. Две години по-късно Хъбъл и Хюмасън потвърдиха това заключение въз основа на наблюдения на други галактики - някои от тях на повече от 100 милиона светлинни години.
Тези данни са в основата на известната формула v=H0d, известна като закон на Хъбъл. Тук v е радиалната скорост на галактиката спрямо Земята, d е разстоянието, H0 е коефициентът на пропорционалност, чието измерение, както е лесно да се види, е обратното на измерението на времето (по-рано се наричаше константа на Хъбъл , което е неправилно, тъй като в предишни епохи стойността на H0 е била различна от тази в наши дни). Самият Хъбъл и много други астрономи дълго време отхвърляха предположенията за физическия смисъл на този параметър. Въпреки това, Жорж Леметр показа още през 1927 г., че общата теория на относителността ни позволява да тълкуваме разширяването на галактиките като доказателство за разширяването на Вселената. Четири години по-късно той имаше смелостта да доведе това заключение до логичното му заключение, излагайки хипотезата, че Вселената е възникнала от почти точков ембрион, който той, поради липса на по-добър термин, нарече атом. Този първичен атом може да остане в статично състояние за всяко време до безкрайност, но неговата „експлозия“ роди разширяващо се пространство, изпълнено с материя и радиация, което за крайно време породи настоящата Вселена. Още в първата си статия Lemaitre извежда пълен аналог на формулата на Хъбъл и, разполагайки с известни по това време данни за скоростите и разстоянията на редица галактики, той получава приблизително същата стойност на коефициента на пропорционалност между разстоянията и скоростите като Хъбъл. Статията му обаче е публикувана на френски в малко известно белгийско списание и първоначално остава незабелязана. Той става известен на повечето астрономи едва през 1931 г. след публикуването на английския му превод.
Еволюцията на Вселената се определя от началната скорост на нейното разширяване, както и от ефектите на гравитацията (включително тъмната материя) и антигравитацията (тъмната енергия). В зависимост от връзката между тези фактори, графиката на размера на Вселената има различна форма както в бъдещето, така и в миналото, което се отразява на оценката на нейната възраст. Настоящите наблюдения показват, че Вселената се разширява експоненциално (червена графика).
Време на Хъбъл
От тази работа на Льометр и по-късните работи както на самия Хъбъл, така и на други космолози пряко следва, че възрастта на Вселената (естествено, измерена от началния момент на нейното разширяване) зависи от стойността 1/H0, която сега се нарича Хъбъл време. Характерът на тази зависимост се определя от конкретния модел на Вселената. Ако приемем, че живеем в плоска Вселена, изпълнена с гравитираща материя и радиация, тогава за изчисляване на нейната възраст 1/H0 трябва да се умножи по 2/3.
Тук се зароди преградата. От измерванията на Хъбъл и Хюмасън следва, че числената стойност на 1/H0 е приблизително равна на 1,8 милиарда години. От това следва, че Вселената е родена преди 1,2 милиарда години, което явно противоречи дори на силно подценените оценки за възрастта на Земята по това време. Човек може да се измъкне от тази трудност, като приеме, че галактиките се отдалечават по-бавно, отколкото Хъбъл смяташе. С течение на времето това предположение се потвърди, но не реши проблема. Според данни, получени до края на миналия век с помощта на оптична астрономия, 1/H0 варира от 13 до 15 милиарда години. Така че несъответствието все още остава, тъй като пространството на Вселената е било и се смята за плоско, а две трети от времето на Хъбъл е много по-малко от дори най-скромните оценки за възрастта на Галактиката.
Празен свят
Според последните измервания на параметъра на Хъбъл долната граница на времето на Хъбъл е 13,5 милиарда години, а горната – 14 милиарда. Оказва се, че текущата възраст на Вселената е приблизително равна на сегашното време на Хъбъл. Такова равенство трябва да се спазва стриктно и неизменно за една абсолютно празна Вселена, където няма нито гравитираща материя, нито антигравитиращи полета. Но в нашия свят има достатъчно и от двете. Факт е, че пространството първо се разширява бавно, след това скоростта на разширяването му започва да се увеличава и в настоящата епохатези противоположни тенденции почти се компенсираха една друга.
Като цяло, това противоречие беше елиминирано през 1998 - 1999 г., когато два екипа астрономи доказаха, че през последните 5 - 6 милиарда години космическото пространство се разширява не с намаляваща, а с нарастваща скорост. Това ускорение обикновено се обяснява с факта, че в нашата Вселена нараства влиянието на антигравитационния фактор, така наречената тъмна енергия, чиято плътност не се променя с времето. Тъй като плътността на гравитиращата материя намалява с разширяването на Космоса, тъмната енергия се конкурира все по-успешно с гравитацията. Продължителността на съществуването на Вселена с антигравитационен компонент не трябва да е равна на две трети от времето на Хъбъл. Следователно откритието за ускоряващото се разширяване на Вселената (отбелязано през 2011 г. с Нобеловата награда) направи възможно премахването на несъответствието между космологичните и астрономическите оценки за нейния живот. Това беше и прелюдия към разработването на нов метод за датиране на нейното раждане.
Космически ритми
На 30 юни 2001 г. НАСА изпрати Explorer 80 в космоса, две години по-късно преименуван на WMAP, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. Неговото оборудване направи възможно записването на температурни колебания на микровълновото космическо микровълново фоново излъчване с ъглова разделителна способност по-малка от три десети от градуса. Тогава вече беше известно, че спектърът на това лъчение почти напълно съвпада със спектъра на идеално черно тяло, нагрято до 2,725 K, а температурните му колебания при „едрозърнести“ измервания с ъглова разделителна способност от 10 градуса не надвишават 0,000036 K Въпреки това, при "фини" измервания на скалата на сондата WMAP, амплитудите на такива колебания бяха шест пъти по-големи (около 0,0002 K). Космическото микровълново фоново лъчение се оказа петнисто, плътно осеяно с малко повече и малко по-малко нагрети области.
Флуктуациите в космическото микровълново фоново лъчение се генерират от флуктуациите в плътността на електронно-фотонния газ, който някога е изпълвал космическото пространство. Той спада почти до нула около 380 000 години след Големия взрив, когато почти всички свободни електрони се комбинират с ядрата на водорода, хелия и лития, като по този начин се образуват неутрални атоми. Докато това се случи, звуковите вълни се разпространяваха в електронно-фотонния газ, повлияни от гравитационните полета на частиците от тъмната материя. Тези вълни, или както астрофизиците казват, акустични трептения, оставиха своя отпечатък върху спектъра на космическото микровълново фоново излъчване. Този спектър може да бъде дешифриран с помощта на теоретичния апарат на космологията и магнитната хидродинамика, което дава възможност да се преоцени възрастта на Вселената. Както показват последните изчисления, най-вероятният му обхват е 13,72 милиарда години. Сега се счита за стандартна оценка на продължителността на живота на Вселената. Ако вземем предвид всички възможни неточности, допустими отклонения и приближения, можем да заключим, че според резултатите от сондата WMAP Вселената съществува между 13,5 и 14 милиарда години.
Така астрономите, оценявайки възрастта на Вселената по три различни начина, получиха доста съвместими резултати. Следователно сега знаем (или, казано по-предпазливо, смятаме, че знаем) кога е възникнала нашата Вселена - поне с точност от няколкостотин милиона години. Вероятно потомците ще добавят решението на тази вековна загадка към списъка на най-забележителните постижения на астрономията и астрофизиката.
По последни данни Вселената е на около 13,75 милиарда години. Но как учените стигнаха до това число?
Космолозите могат да определят възрастта на Вселената, като използват два различни метода: изучаване на най-старите обекти във Вселената, И измерване на скоростта на неговото разширяване.
Възрастови ограничения
Вселената не може да бъде „по-млада“ от обектите в нея. Чрез определяне на възрастта на най-старите звезди учените ще могат да оценят възрастовите граници.
Жизненият цикъл на една звезда се основава на нейната маса. По-масивните звезди изгарят по-бързо от по-малките си братя и сестри. Звезда, 10 пъти по-масивна от Слънцето, може да гори 20 милиона години, докато звезда с половината от масата на Слънцето ще живее 20 милиарда години. Масата също влияе върху яркостта на звездите: колкото по-масивна е звездата, толкова по-ярка е тя.
Космическият телескоп Хъбъл на НАСА засне изображения на червеното джудже CHXR 73 и неговия спътник, за който се смята, че е кафяво джудже. CHXR 73 е една трета по-лек от Слънцето.
Това изображение от космическия телескоп Хъбъл показва Сириус А, най-ярката звезда в нашето нощно небе, заедно с неговата слаба и малка придружаваща звезда Сириус B. Астрономите умишлено преекспонират изображението на Сириус A, за да разкрият Сириус B (малката точка долу вляво) . Кръстосаните дифракционни лъчи и концентричните пръстени около Сириус А, както и малък пръстен около Сириус Б, са създадени от системата за обработка на изображения на телескопа. Двете звезди обикалят една около друга на всеки 50 години. Сириус А е на 8,6 светлинни години от Земята и е петата най-близка звездна система, позната ни.
Плътните звездни купове, известни като кълбовидни купове, имат подобни характеристики. Най-старите известни кълбовидни купове съдържат звезди, които са на възраст между 11 и 18 милиарда години. Такъв голям диапазон е свързан с проблеми при определяне на разстоянията до клъстерите, което се отразява на оценката на яркостта и следователно на масата. Ако клъстерът е по-далеч, отколкото смятат учените, звездите ще бъдат по-ярки и по-масивни и следователно по-млади.
Несигурността все още поставя ограничения върху възрастта на Вселената; тя трябва да е поне на 11 милиарда години. Тя може да е по-възрастна, но не е по-млада.
Разширяване на Вселената
Вселената, в която живеем, не е плоска или непроменлива, тя непрекъснато се разширява. Ако скоростта на разширяване е известна, тогава учените могат да работят назад и да определят възрастта на Вселената. Така че скоростта на разширяване на Вселената, известна като константата на Хъбъл, е ключът.
Редица фактори определят стойността на тази константа. На първо място, това е типът материя, която доминира във Вселената. Учените трябва да определят съотношението на обикновената и тъмната материя към тъмната енергия. Плътността също играе роля. Вселена с ниска плътност на материята е по-стара от тази с повече материя.
Това комбинирано изображение от космическия телескоп Хъбъл показва призрачен "пръстен" от тъмна материя в галактическия куп Cl 0024 +17.
Галактическият куп Abell 1689 е известен със способността си да пречупва светлината - феномен, наречен гравитационна леща. Ново изследване на клъстера разкрива тайни за това как тъмната енергия оформя Вселената.
За да определят плътността и състава на Вселената, учените се обърнаха към редица мисии, като Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и космическия кораб Planck. Чрез измерване на топлинното излъчване, останало от Големия взрив, мисии като тези могат да определят плътността, състава и скоростта на разширяване на Вселената. Както WMAP, така и Planck са открили остатъчна радиация, наречена космически микровълнов фон, и са я картографирали.
През 2012 г. WMAP предложи възрастта на Вселената да бъде 13,772 милиарда години, с грешка от 59 милиона години. А през 2013 г. Планк изчислява, че Вселената е на 13,82 милиарда години. И двата резултата попадат под минимума от 11 милиарда, независимо от кълбовидните купове, и двата имат относително малки граници на грешка.
Хората се интересуват от възрастта на Вселената от древни времена. И въпреки че не можете да й поискате паспорт, за да видите рождената й дата, съвременната наука успя да отговори на този въпрос. Вярно, съвсем наскоро.
Мъдреците от Вавилон и Гърция смятат Вселената за вечна и неизменна, а индуските хронисти през 150 г. пр.н.е. установиха, че той е точно на 1 972 949 091 години (между другото, по отношение на порядъка на величината, те не грешаха много!). През 1642 г. английският теолог Джон Лайтфут, чрез щателен анализ на библейски текстове, изчислява, че сътворението на света е станало през 3929 г. пр. н. е.; няколко години по-късно ирландският епископ Джеймс Ъшър го премести на 4004. Основателите на съвременната наука Йоханес Кеплер и Исак Нютон също не пренебрегнаха тази тема. Въпреки че се позовават не само на Библията, но и на астрономията, резултатите им се оказват сходни с изчисленията на теолозите - 3993 и 3988 г. пр.н.е. В нашето просветено време възрастта на Вселената се определя по други начини. За да ги видим в историческа перспектива, нека първо да разгледаме нашата собствена планета и нейната космическа среда.
Гадаене с камъни
От втората половина на 18 век учените започват да оценяват възрастта на Земята и Слънцето въз основа на физически модели. Така през 1787 г. френският натуралист Жорж-Луи Льоклер стига до извода, че ако нашата планета е била топка от разтопено желязо при раждането си, ще са й необходими от 75 до 168 хиляди години, за да се охлади до сегашната си температура. След 108 години ирландският математик и инженер Джон Пери преизчисли топлинната история на Земята и определи нейната възраст на 2–3 милиарда години. В самото начало на 20-ти век лорд Келвин стигна до заключението, че ако Слънцето постепенно се свива и свети единствено поради освобождаването на гравитационна енергия, тогава неговата възраст (и следователно максималната възраст на Земята и другите планети) може да са няколкостотин милиона години. Но по това време геолозите не можаха нито да потвърдят, нито да опровергаят тези оценки поради липсата на надеждни геохронологични методи.
В средата на първото десетилетие на двадесети век Ърнест Ръдърфорд и американският химик Бертрам Болтууд разработиха основата за радиометрично датиране на земни скали, което показа, че Пери е много по-близо до истината. През 20-те години на миналия век са открити минерални проби, чиято радиометрична възраст е близо 2 милиарда години. По-късно геолозите увеличиха тази стойност повече от веднъж и досега тя се е увеличила повече от два пъти - до 4,4 милиарда Допълнителни данни предоставят изследванията на "небесните камъни" - метеорити. Почти всички радиометрични оценки на тяхната възраст попадат в диапазона от 4,4–4,6 милиарда години.
Съвременната хелиосеизмология дава възможност директно да се определи възрастта на Слънцето, която според последните данни е 4,56–4,58 милиарда години. Тъй като продължителността на гравитационната кондензация на протослънчевия облак е измерена само в милиони години, можем уверено да кажем, че от началото на този процес до наши дни са изминали не повече от 4,6 милиарда години. В същото време слънчевата материя съдържа много елементи, по-тежки от хелия, които са се образували в термоядрените пещи на масивни звезди от предишни поколения, които са изгорели и експлодирали в свръхнови. Това означава, че съществуването на Вселената значително надвишава възрастта на Слънчевата система. За да определите степента на този излишък, трябва първо да отидете в нашата Галактика и след това отвъд нейните граници.
След белите джуджета
Животът на нашата Галактика може да се определи по различни начини, но ние ще се ограничим до двата най-надеждни. Първият метод се основава на наблюдение на сиянието на белите джуджета. Тези компактни (с размерите на Земята) и първоначално много горещи небесни тела представляват последния етап от живота за всички звезди, освен за най-масивните. За да се превърне в бяло джудже, една звезда трябва напълно да изгори цялото си термоядрено гориво и да претърпи няколко катаклизма - например да стане червен гигант за известно време.
Типичното бяло джудже е съставено почти изцяло от въглеродни и кислородни йони, вградени в изроден електронен газ, и има тънка атмосфера, доминирана от водород или хелий. Температурата на повърхността му варира от 8 000 до 40 000 K, докато централната зона се нагрява до милиони и дори десетки милиони градуси. Според теоретичните модели могат да се раждат и джуджета, състоящи се предимно от кислород, неон и магнезий (които при определени условия се превръщат в звезди с маса от 8 до 10,5 или дори до 12 слънчеви маси), но тяхното съществуване все още не е доказано. Теорията също така гласи, че звезди с поне половината от масата на Слънцето завършват като хелиеви бели джуджета. Такива звезди са многобройни, но те изгарят водород изключително бавно и затова живеят много десетки и стотици милиони години. Досега те просто не са имали достатъчно време да изчерпят своето водородно гориво (много малкото хелиеви джуджета, открити до момента, живеят в двоични системи и са възникнали по напълно различен начин).
Тъй като бялото джудже не може да поддържа реакции на термоядрен синтез, то свети поради натрупаната енергия и следователно бавно се охлажда. Скоростта на това охлаждане може да се изчисли и на тази основа да се определи времето, необходимо за намаляване на температурата на повърхността от първоначалната (за типично джудже това е около 150 000 K) до наблюдаваната. Тъй като се интересуваме от възрастта на Галактиката, трябва да търсим най-дълголетните и следователно най-студените бели джуджета. Съвременните телескопи позволяват да се откриват вътрегалактични джуджета с температура на повърхността под 4000 K, чиято яркост е 30 000 пъти по-ниска от тази на Слънцето. Докато се намерят - или ги няма изобщо, или са много малко. От това следва, че нашата Галактика не може да бъде по-стара от 15 милиарда години, в противен случай те биха присъствали в забележими количества.
Това е горната възрастова граница. Какво можем да кажем за дъното? Най-готините бели джуджета, известни в момента, бяха открити от космическия телескоп Хъбъл през 2002 и 2007 г. Изчисленията показват, че възрастта им е 11,5–12 милиарда години. Към това трябва да добавим и възрастта на звездите-предшественици (от половин милиард до милиард години). От това следва, че Млечният път е не по-млад от 13 милиарда години. Така че окончателната оценка на възрастта му, базирана на наблюдения на бели джуджета, е приблизително 13–15 милиарда години.
Естествен часовник
Според радиометричното датиране най-старите скали на Земята сега се считат за сивите гнайси на брега на Голямото робско езеро в северозападна Канада - възрастта им се определя на 4,03 милиарда години. Още по-рано (преди 4,4 милиарда години) кристализират малки зрънца от минерала циркон, естествен циркониев силикат, открит в гнайси в Западна Австралия. И тъй като земната кора вече е съществувала в онези дни, нашата планета трябва да е малко по-стара. Що се отнася до метеоритите, най-точната информация се предоставя от датирането на калциево-алуминиеви включвания в материала на карбоновите хондритни метеорити, които остават практически непроменени след образуването си от облака газ и прах, който заобикаля новороденото Слънце. Радиометричната възраст на подобни структури в метеорита Ефремовка, открит през 1962 г. в Павлодарска област на Казахстан, е 4 милиарда 567 милиона години.
Бални сертификати
Вторият метод се основава на изследването на сферични звездни купове, разположени в периферната зона на Млечния път и обикалящи около ядрото му. Те съдържат от стотици хиляди до повече от милион звезди, свързани от взаимно привличане.
Кълбовидните купове се срещат в почти всички големи галактики и броят им понякога достига много хиляди. Там почти не се раждат нови звезди, но по-старите звезди присъстват в изобилие. Около 160 такива кълбовидни купа са регистрирани в нашата Галактика и вероятно още две до три дузини ще бъдат открити. Механизмите на тяхното формиране не са напълно ясни, но най-вероятно много от тях са възникнали скоро след раждането на самата Галактика. Следователно датирането на формирането на най-старите кълбовидни купове дава възможност да се установи долна граница на галактическата възраст.
Това датиране е много сложно технически, но се основава на много проста идея. Всички звезди в клъстера (от свръхмасивните до най-леките) се образуват от един и същи газов облак и следователно се раждат почти едновременно. С течение на времето те изгарят основните запаси от водород - някои по-рано, други по-късно. На този етап звездата напуска основната последователност и претърпява поредица от трансформации, които завършват или с пълен гравитационен колапс (последван от образуването на неутронна звезда или черна дупка), или с появата на бяло джудже. Следователно изучаването на състава на кълбовидния куп дава възможност да се определи доста точно възрастта му. За надеждна статистика броят на изследваните клъстери трябва да бъде поне няколко десетки.
Тази работа беше извършена преди три години от екип астрономи, използващи камерата ACS ( Разширена камера за проучване) Космически телескоп Хъбъл. Наблюдението на 41 кълбовидни купа в нашата Галактика показа, че средната им възраст е 12,8 милиарда години. Рекордьорите са клъстерите NGC 6937 и NGC 6752, разположени на 7200 и 13 000 светлинни години от Слънцето. Те почти сигурно не са по-млади от 13 милиарда години, като най-вероятният живот на втория клъстер е 13,4 милиарда години (макар и с грешка от плюс или минус милиард).
Нашата галактика обаче трябва да е по-стара от своите клъстери. Неговите първи свръхмасивни звезди избухнаха като свръхнови и изхвърлиха ядрата на много елементи в космоса, по-специално ядрата на стабилния изотоп на берилий, берилий-9. Когато кълбовидните купове започнаха да се образуват, техните новородени звезди вече съдържаха берилий и толкова повече, колкото по-късно се появиха. Въз основа на съдържанието на берилий в техните атмосфери може да се определи колко по-млади са куповете от Галактиката. Както се вижда от данните за клъстера NGC 6937, тази разлика е 200–300 милиона години. Така че, без много разтягане, можем да кажем, че възрастта на Млечния път надхвърля 13 милиарда години и вероятно достига 13,3–13,4 милиарда. Това е почти същата оценка като тази, направена въз основа на наблюдения на бели джуджета, но тя се получава по съвсем различен начин.
Закон на Хъбъл
Научната постановка на въпроса за възрастта на Вселената стана възможна едва в началото на втората четвърт на миналия век. В края на 20-те години на миналия век Едуин Хъбъл и неговият асистент Милтън Хюмасън започнаха да изясняват разстоянията до десетки мъглявини извън Млечния път, които само няколко години по-рано бяха станали независими галактики.
Тези галактики се отдалечават от Слънцето с радиални скорости, които са измерени чрез червеното отместване на техните спектри. Въпреки че разстоянията до повечето от тези галактики могат да бъдат определени с голяма грешка, Хъбъл все пак установи, че те са приблизително пропорционални на радиалните скорости, както той пише в статия, публикувана в началото на 1929 г. Две години по-късно Хъбъл и Хюмасън потвърдиха това заключение въз основа на наблюдения на други галактики - някои от тях на повече от 100 милиона светлинни години.
Тези данни са в основата на известната формула v = з 0 д, известен като закон на Хъбъл. Тук v- радиална скорост на галактиката спрямо Земята, д- разстояние, з 0 е коефициентът на пропорционалност, чиято размерност, както е лесно да се види, е обратна на измерението на времето (по-рано се наричаше константа на Хъбъл, което е неправилно, тъй като в предишни епохи количеството з 0 беше различно от нашето време). Самият Хъбъл и много други астрономи дълго време отхвърляха предположенията за физическия смисъл на този параметър. Въпреки това, Жорж Леметр показа още през 1927 г., че общата теория на относителността ни позволява да тълкуваме разширяването на галактиките като доказателство за разширяването на Вселената. Четири години по-късно той имаше смелостта да доведе това заключение до логичното му заключение, излагайки хипотезата, че Вселената е възникнала от почти точков ембрион, който той, поради липса на по-добър термин, нарече атом. Този първичен атом може да остане в статично състояние за всяко време до безкрайност, но неговата „експлозия“ роди разширяващо се пространство, изпълнено с материя и радиация, което за крайно време породи настоящата Вселена. Още в първата си статия Lemaitre извежда пълен аналог на формулата на Хъбъл и, разполагайки с известни по това време данни за скоростите и разстоянията на редица галактики, той получава приблизително същата стойност на коефициента на пропорционалност между разстоянията и скоростите като Хъбъл. Статията му обаче е публикувана на френски в малко известно белгийско списание и първоначално остава незабелязана. Той става известен на повечето астрономи едва през 1931 г. след публикуването на английския му превод.
Време на Хъбъл
От тази работа на Льометр и по-късните работи както на самия Хъбъл, така и на други космолози пряко следва, че възрастта на Вселената (естествено, измерена от началния момент на нейното разширяване) зависи от стойността 1/ з 0, което сега се нарича време на Хъбъл. Характерът на тази зависимост се определя от конкретния модел на Вселената. Ако приемем, че живеем в плоска Вселена, изпълнена с гравитираща материя и радиация, тогава да изчислим нейната възраст 1/ з 0 трябва да се умножи по 2/3.
Тук се зароди преградата. От измерванията на Хъбъл и Хюмасън следва, че числената стойност 1/ з 0 е приблизително 1,8 милиарда години. От това следва, че Вселената е родена преди 1,2 милиарда години, което явно противоречи дори на силно подценените оценки за възрастта на Земята по това време. Човек може да се измъкне от тази трудност, като приеме, че галактиките се отдалечават по-бавно, отколкото Хъбъл смяташе. С течение на времето това предположение се потвърди, но не реши проблема. Според данни, получени в края на миналия век с помощта на оптична астрономия, 1/ з 0 е от 13 до 15 милиарда години. Така че несъответствието все още остава, тъй като пространството на Вселената е било и се смята за плоско, а две трети от времето на Хъбъл е много по-малко от дори най-скромните оценки за възрастта на Галактиката.
Като цяло това противоречие беше елиминирано през 1998–1999 г., когато два екипа астрономи доказаха, че през последните 5–6 милиарда години космическото пространство се разширява не с намаляваща, а с нарастваща скорост. Това ускорение обикновено се обяснява с факта, че в нашата Вселена нараства влиянието на антигравитационния фактор, така наречената тъмна енергия, чиято плътност не се променя с времето. Тъй като плътността на гравитиращата материя намалява с разширяването на Космоса, тъмната енергия се конкурира все по-успешно с гравитацията. Продължителността на съществуването на Вселена с антигравитационен компонент не трябва да е равна на две трети от времето на Хъбъл. Следователно откритието за ускоряващото се разширяване на Вселената (отбелязано през 2011 г. с Нобеловата награда) направи възможно премахването на несъответствието между космологичните и астрономическите оценки за нейния живот. Това беше и прелюдия към разработването на нов метод за датиране на нейното раждане.
Космически ритми
На 30 юни 2001 г. НАСА изпрати сондата Explorer 80 в космоса, две години по-късно преименувана на WMAP. Сонда за микровълнова анизотропия Wilkinson. Неговото оборудване направи възможно записването на температурни колебания на микровълновото космическо микровълново фоново излъчване с ъглова разделителна способност по-малка от три десети от градуса. Тогава вече беше известно, че спектърът на това лъчение почти напълно съвпада със спектъра на идеално черно тяло, нагрято до 2,725 K, а температурните му колебания при „едрозърнести“ измервания с ъглова разделителна способност от 10 градуса не надвишават 0,000036 K Въпреки това, при "фини" измервания на скалата на сондата WMAP, амплитудите на такива колебания бяха шест пъти по-големи (около 0,0002 K). Космическото микровълново фоново лъчение се оказа петнисто, плътно осеяно с малко повече и малко по-малко нагрети области.
Флуктуациите в космическото микровълново фоново лъчение се генерират от флуктуациите в плътността на електронно-фотонния газ, който някога е изпълвал космическото пространство. Той спада почти до нула около 380 000 години след Големия взрив, когато почти всички свободни електрони се комбинират с ядрата на водорода, хелия и лития, като по този начин се образуват неутрални атоми. Докато това се случи, звуковите вълни се разпространяваха в електронно-фотонния газ, повлияни от гравитационните полета на частиците от тъмната материя. Тези вълни, или както астрофизиците казват, акустични трептения, оставиха своя отпечатък върху спектъра на космическото микровълново фоново излъчване. Този спектър може да бъде дешифриран с помощта на теоретичния апарат на космологията и магнитната хидродинамика, което дава възможност да се преоцени възрастта на Вселената. Както показват последните изчисления, най-вероятният му обхват е 13,72 милиарда години. Сега се счита за стандартна оценка на продължителността на живота на Вселената. Ако вземем предвид всички възможни неточности, допустими отклонения и приближения, можем да заключим, че според резултатите от сондата WMAP Вселената съществува между 13,5 и 14 милиарда години.
Така астрономите, оценявайки възрастта на Вселената по три различни начина, получиха доста съвместими резултати. Следователно сега знаем (или, казано по-предпазливо, смятаме, че знаем) кога е възникнала нашата Вселена - поне с точност от няколкостотин милиона години. Вероятно потомците ще добавят решението на тази вековна загадка към списъка на най-забележителните постижения на астрономията и астрофизиката.
Възрастта на Вселената е максималното време, което един часовник би измерил оттогава голям взривдосега, ако сега ни попаднат в ръцете. Тази оценка на възрастта на Вселената, подобно на други космологични оценки, идва от космологични модели, базирани на определянето на константата на Хъбъл и други наблюдаеми параметри на Метагалактиката. Съществува и некосмологичен метод за определяне на възрастта на Вселената (поне по три начина). Трябва да се отбележи, че всички тези оценки за възрастта на Вселената са в съответствие една с друга. Те също изискват всички ускорено разширяванеВселена (тоест не нула ламбда член), в противен случай космологичната възраст се оказва твърде малка. Нови данни от мощния сателит Планк на Европейската космическа агенция (ESA) показват това Възрастта на Вселената е 13,798 милиарда години ("плюс или минус" 0,037 милиарда години, всичко това е казано в Уикипедия).
Посочената възраст на Вселената ( IN= 13 798 000 000 години) не е никак трудно да се преобразува в секунди:
1 година = 365(дни)*24(часа)*60(минути)*60(сек) = 31 536 000 секунди;
Това означава, че възрастта на Вселената ще бъде равна на
IN= 13.798.000.000 (години)*31.536.000 (секунди) = 4.3513*10^17 секунди. Между другото, полученият резултат ни позволява да „почувстваме“ какво означава – число от порядъка на 10^17 (тоест числото 10 трябва да се умножи само по себе си 17 пъти). Тази на пръв поглед малка степен (само 17) всъщност крие зад себе си гигантски период от време (13,798 милиарда години), който почти убягва на нашето въображение. Така че, ако цялата възраст на Вселената се „компресира“ до една земна година (мислено си представете като 365 дни), тогава в този времеви мащаб: най-простият живот на Земята е възникнал преди 3 месеца; точните науки се появиха преди не повече от 1 секунда, а животът на човек (70 години) е момент, равен на 0,16 секунди.
Въпреки това една секунда все още е огромно време за теоретична физика, умствено(с помощта на математика) изучаване на пространство-времето в изключително малки мащаби - до измерения от порядъка на Дължина на Планк (1,616199*10^−35 m). Тази дължина е възможно най-малковъв физиката "квантовите" разстояния, тоест това, което се случва в още по-малък мащаб, все още не са измислени от физиците (няма общоприети теории), може би там вече "работи" съвсем различна физика с неизвестни закони за нас. Тук също е уместно да се каже, че в нашия (супер сложен и много скъп) експериментифизиците досега са проникнали „само“ до дълбочина от около 10^-18 метра (това е 0,000...01 метра, където има 17 нули след десетичната запетая). Дължината на Планк е разстоянието, което изминава фотон (квант) светлина Времето на Планк (5,39106*10^−44 сек) – възможно най-малковъв физиката има "квант" на времето. Физиците също имат второ име за времето на Планк - елементарен времеви интервал (Еви – Ще използвам и това удобно съкращение по-долу). Така за теоретичните физици 1 секунда е колосален брой времена на Планк ( Еви):
1 секунда = 1/(5,39106*10^−44) = 1,8549*10^43 Еви.
В това време ОПо скала възрастта на Вселената се превръща в число, което вече някак си не можем да си представим:
IN= (4,3513*10^17 сек) * (1,8549*10^43 Еви) = 8,07*10^60 Еви.
Защо го казах по-горе Теоретичните физици изучават космическо време ? Факт е, че пространство-времето има две страни единиченструктури (математическите описания на пространството и времето са сходни едно с друго), които са от решаващо значение за изграждането на физическа картина на света, нашата Вселена. В съвременната квантова теория е така космическо времесе дава централна роля, има дори хипотези, при които веществото (включително теб и мен, скъпи читателю) не се счита за нищо повече от... смущениетази основна структура. Видими 92% от материята във Вселената се състои от водородни атоми, а средната плътност на видимата материя се оценява като 1 водороден атом на 17 кубически метра пространство (това е обемът на малка стая). Тоест, както вече е доказано във физиката, нашата Вселена е почти „празно“ пространство-време, което е непрекъснато разширяване И дискретно по скалите на Планк, тоест на размери от порядъка на дължината на Планк и във времеви интервали от порядъка Еви(в мащаб, достъпен за хората, времето тече „непрекъснато и плавно“ и ние не забелязваме никакво разширение).
И тогава един ден (в края на 1997 г.) си помислих, че дискретността и разширяването на пространство-времето е най-добре "моделирано" ... чрез поредица от естествени числа 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, ... Дискретността на тази серия не е безспорна, но нейното „разширение“ може да се обясни със следното представяне: 0, 1, 1+1, 1+1+1, 1+1+1 +1, … . Така, ако числата се идентифицират с времето на Планк, тогава редицата от числа се превръща в един вид поток от времеви кванти (пространство-време). В резултат на това излязох с цяла теория, която нарекох виртуална космология , и който „откри“ най-важните физически параметри на Вселената „вътре“ в света на числата (ще разгледаме конкретни примери по-долу).
Както може да се очаква, официалната космология и физика отговориха на всичките ми (писмени) призиви към тях с абсолютно мълчание. И иронията на сегашния момент, съвсем вероятно, е това теория на числата(като дял от висшата математика, който изучава естествените редове) има буквално единственото практическо приложение - това е... криптографията. Тоест, числата (и много големи, от порядъка на 10^300) се използват за криптиране на съобщения(пренасяйки в по-голямата си част чисто меркантилните интереси на хората). И в същото време самият свят на числата е вид криптирано съобщениеза основните закони на Вселената- точно това твърди моята виртуална космология и прави опити да „дешифрира посланията” на света на числата. От само себе си обаче се разбира, че най-интригуващото „декодиране“ би дошло от физиците-теоретици, ако някога погледнеха на света на числата без професионални предразсъдъци...
И така, ето една ключова хипотеза от последната версия на виртуалната космология: Времето на Plackow е еквивалентно на числото e = 2,718 ... (числото „e“, основата на естествените логаритми). Защо точно числото “e”, а не едно (както си мислех преди)? Факт е, че числото "e" е равно на минималната възможна положителна стойност на функциятад = н / вътре н - основната функция в моята теория. Ако в тази функция точният знак за равенство (=) се замени с асимптотичния знак за равенство (~, тази вълнообразна линия се нарича тилда), тогава получаваме най-важния закон от добре познатите теория на числата– закон за разпределение прости числа(2, 3, 5, 7, 11, ... тези числа се делят само на едно и себе си). В теорията на числата, изучавана от бъдещите математици в университетите, параметърът д(въпреки че математиците пишат съвсем различен символ) - това е приблизителният брой на простите числа на сегмент, тоест от 1 до числонвключително, и по-голямото естествено числон, толкова по-точно работи асимптотичната формула.
От ключовата ми хипотеза следва, че във виртуалната космология възрастта на Вселената е еквивалентна поне на числото н = 2,194*10^61 е продукт на възрастта IN(изразено в Еви, вижте по-горе) по номер д= 2,718. Защо пиша „поне“ ще стане ясно по-долу. Така нашата Вселена в света на числата се „отразява” от сегмент от числовата ос (с начало в числото д= 2,718...), което съдържа около 10^61 естествени числа. Нарекох сегмента от числовата ос еквивалентен (в посочения смисъл) на възрастта на Вселената Голям сегмент .
Познавайки дясната граница на големия сегмент (н= 2,194*10^61), изчислете количеството прости числана този сегмент:д = н/вн н = 1,55*10^59 (прости числа). А сега, внимание!, вижте и таблицата и фигурата (те са по-долу). Очевидно е, че простите числа (2, 3, 5, 7, 11, ...) имат своите поредни номера (1, 2, 3, 4, 5, ..., д) образуват собствен сегмент от естествената серия, който също съдържа прости числа, тоест числа под формата на прости числа 1, 2, 3, 5, 7, 11, …. Тук ще приемем, че 1 е първото просто число, защото понякога в математиката правят това и може да разглеждаме точно случая, когато това се оказва много важно. Също така ще приложим подобна формула към сегмента на всички числа (от прости и съставни числа):К = д/вн д, Където К– това е количеството прости числана сегмента. И също така ще въведем много важен параметър:К / д = 1/ вътре д е отношението на количеството (К) прости числакъм количеството (д) на всички числа в сегмента. Това е ясно параметър 1/ lnE има чувство за вероятност среща с просто число близо до просто число на сегмент. Нека изчислим тази вероятност: 1/ln д = 1/ вътре (1,55*10^59) = 0,007337 и откриваме, че това е само 0,54% повече от стойността... постоянна фина структура (PTS = 0,007297352569824…).
PTS е фундаментална физическа константа и безразмерен, тоест PTS има смисъл вероятностинякакво изключително важно събитие за Негово Величество (всички други фундаментални физически константи имат размери: секунди, метри, кг, ...). Константата на фината структура винаги е била обект на очарование за физиците. Изключителният американски физик теоретик, един от основоположниците на квантовата електродинамика, Нобелов лауреат по физика Ричард Файнман (1918 – 1988) нарече PTS „ една от най-големите проклети мистерии на физиката: магическо число, което идва при нас без никакво човешко разбиране за него" Направени са голям брой опити да се изрази PTS по отношение на чисто математически количества или да се изчисли въз основа на някои физически съображения (вижте Wikipedia). Така че в тази статия всъщност представям моето разбиране за природата на PTS (премахване на булото на мистерията от него?).
И така, по-горе, в рамките на виртуалната космология, получихме почти PTS стойност. Ако преместите (увеличите) дясната граница малко (н) на голям сегмент, след това числото ( д) прости числана този сегмент и вероятността е 1/ln дще намалее до „заветната“ PTS стойност. И така, оказва се, че е достатъчно да увеличим възрастта на нашата Вселена само с 2,1134808791 пъти (почти 2 пъти, което не е много, вижте по-долу), за да получите точно попадение на стойността на PTS: като вземете дясната граница на Greater сегмент равен нан= 4.63704581852313*10^61, получаваме вероятността 1/ln д, което е по-малко от PTS само с 0,0000000000013%. Дясната граница на големия сегмент, посочена тук, е еквивалентна, да речем, PTS възрастВселената е на 29 161 809 170 години (почти 29 милиарда години ). Разбира се, цифрите, които получих тук, не са догма (самите цифри може леко да се променят), тъй като за мен беше важно да обясня самия ход на разсъжденията си. Освен това аз далеч не съм първият, който дойде (при моя безпрецедентенчрез) до необходимостта от „удвояване“ на възрастта на Вселената. Например в книгата на известния руски учен М. В. Сажин „Съвременната космология в популярно изложение” (М.: Едиториал УРСС, 2002) се казва буквално следното (на стр. 69): „...Оценките за възрастта на Вселената се променят. Ако 90% от общата плътност на Вселената се дължи на нов тип материя (ламбда термин), а 10% е на обикновена материя, тогава Възрастта на Вселената се оказва почти двойно по-голяма! » (удебелен курсив мой).
Така, ако вярвате виртуална космология, то освен чисто „физическите“ дефиниции на PTS (те също са няколко), тази фундаментална „константа“ (за мен най-общо казано намалява с времето) може да се дефинира и така (без фалшива скромност, имайте предвид, че повече грациозенНикога не съм срещал математическа интерпретация на природата на PTS). Константа на фина структура (PTS) е вероятността произволно взет сериен номер просто числотой ще бъде в сегмента просто число. И определената вероятност ще бъде:
PTS = 1/вътре( н / вътре н ) = 1/( вътре н – lnln н ) . (1)
В същото време не трябва да забравяме, че формула (1) „работи“ относително точно за достатъчно големи числан, да речем, в края на Големия сегмент е доста подходящо. Но в самото начало (при възникването на Вселената) тази формула дава подценени резултати (пунктирана линия на фигурата, вижте също таблицата)
Виртуалната космология (както и теоретичната физика) ни казва, че PTS изобщо не е константа, а „просто“ най-важният параметър на Вселената, променящ се с времето. И така, според моята теория, PTS при раждането на Вселената е бил равен на единица, а след това, според формула (1), е намалял до съвременната стойност на PTS = 0,007297... . С неизбежната смърт на нашата Вселена (след 10^150 години, което е еквивалентно на дясната границан= 10^201) PTS ще намалее от текущата стойност почти 3 пъти и ще стане равен на 0,00219.
Ако формула (1) (точно „попадение“ в PTS) беше единственият ми „трик“ по отношение на нумерология(в което професионалните учени все още са абсолютно сигурни), тогава не бих повтарял с такава упоритост, че светът на естествените числа е 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... (по-специално неговият основен законд = н/вн н ) е своеобразно „огледало“ на нашата Вселена (и дори... всякаквиВселената), помагайки ни да „дешифрираме“ най-важните тайни на Вселената. Всички мои статии и книги са интересни не само психолозикоито могат задълбочено да проследят (в своите кандидатски и докторски трудове) целия път на изкачването на един изолиран ум (на практика не съм общувал с грамотни хора) - изкачването към Истината или падането в най-дълбоката бездна на Самозаблудата. Работите ми съдържат много нов фактически материал (нови идеи и хипотези) по теория на числата, и също съдържат много интересни математически модел на пространство-времето, чиито аналози със сигурност има, но само в... далечни екзопланети, където умът вече е открил естествените серии 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... - най-очевидната абстрактна истина, дадена всекина изтънчен ум всякаквивселена.
Като още едно оправдание ще ви разкажа за още един „трик“ на моята нумерология. Квадрат (С) под графиката на функциятад = н/вн н (Повтарям, основната функция на света на числата!), се изразява със следната формула:С = (н/2)^2 (това е 4-та част от площта на квадрат със страна, равна на числотон). При това в края PTS th Голям сегмент(прин= 4,637*10^61) реципрочната стойност на тази площ (1/С), ще бъдат числено равни... космологична константа или (само второ име) ламбда член Л= 10^–53 m^–2, изразено в единици на Планк ( Еви): Л= 10^–53 m^–2 = 2,612*10^–123 Еви^–2 и това, подчертавам, е само клас Л(физиците не знаят точната стойност). А виртуалната космология твърди, че космологичната константа (ламбда термин) е ключов параметър на Вселената, намаляващ с времето приблизително според този закон:
Л = 1/ С = (2/ н )^2 . (2)
Съгласно формула (2) в края на PTS-тия голям сегмент получаваме следното:Л = ^2 = 1,86*10^–123 (Еви^–2) – това е... истинската стойност на космологичната константа (?).
Вместо заключение. Ако някой може да ме насочи към друга формула (освенд = н/вн н ) и друг математически обект (с изключение на елементарната серия от естествени числа 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...), които водят до същото красивнумерологични "трикове" (толкова много и точно "копиращи" реалния физически свят в различните му аспекти) - тогава съм готов публично да призная, че съм на самото дъно на бездната на Самозаблудата. За да направи своята „присъда“, читателят може да се позове на всички мои статии и книги, публикувани на портала (уебсайта) „Techno Community of Russia“ под псевдонима iav 2357 ( вижте следната връзка:
