Бұл үлкен, бұлыңғыр көрінетін галактика соншалықты шашыраңқы, сондықтан астрономдар оны «галактика» деп атайды, өйткені олар оның артындағы алыстағы галактикаларды анық көре алады. NGC 1052-DF2 ретінде тізімделген елес нысанда айтарлықтай орталық аймақ, тіпті спиральды қолдар мен диск жоқ, спираль галактиканың тән белгілері. Бірақ бұл эллиптикалық галактикаға ұқсамайды, өйткені оның жылдамдығы дұрыс емес. Тіпті оның глобулярлы кластерлері одбол болып табылады: олар басқа галактикаларда кездесетін жұлдызды топырақтардан екі есе үлкен. Барлық осы таңғажайыптар осы галактиканың таңғажайып аспектісімен салыстырғанда бозғылт: NGC 1052-DF2 өте қарама-қайшы, өйткені оның қара материалы жоқ. Бұл үлкен ғарыштық жұмбақты шешуі мүмкін. (НАСА, ЭСА және П. ВАН ДОККУМ (ЯЛЬ УНИВЕРСИТЕТІ))

Космологияның жалғыз үлкен проблемалары - бұл түсінбеушіліктер

Қараңғы материя, күңгірт энергия, инфляция және Үлкен жарылыс шынайы, ал баламалар бәрі керемет емес.

Егер сіз ғылымның соңғы жаңалықтарынан хабардар болсаңыз, сіз Әлемнің өзі туралы көптеген қарама-қайшылықтарды білетін шығарсыз. Қалыпты атом материяларын 5-тен 1-ге дейінгі арақатынаста деп ойлаған қараңғы зат қажетсіз болуы мүмкін және оны біздің ауырлық заңымызға өзгертумен ауыстыруға болады. Ғаламның үштен екісін құрайтын күңгірт энергия ғарыштың жылдам кеңеюіне жауап береді, бірақ кеңею жылдамдығының өзі тіпті келісілмейді. Жуырда ғарыштық инфляцияны кейбір ғалымдар ғылыми емес деп санады, өйткені кейбір бұзушылар оны ештеңе болжай алмайды, сондықтан ештеңе де болжай алмайды.

Егер сіз оларды барлығын қоссаңыз, философ Бьорн Экебергтің «Американдық американдық» газетіне жасаған соңғы мақаласында жазғаныңыздай, сіз космология дағдарыста болды деп ойлайсыз. Егер сіз байсалды ғалым болсаңыз, керісінше шындық. Міне, осылай.

Егер сіз әлдеқайда алыстасаңыз, сіз өткенге де, одан да алыстап кетесіз. Сіз неғұрлым ертерек жүрсеңіз, Ғалам өзгереді, неғұрлым тезірек және тығызырақ боласыз. Ең алғашқы сигналдар, тіпті, Үлкен жарылыс сәттерінен бұрын не болғанын айтып бере алады. (NASA / STSCI / A. FEILD (STSCI))

Ғылым фактілер жиынтығы ғана емес, дегенмен ол біз табиғи әлем туралы жинаған мәліметтер мен мәліметтердің толық жиынтығына сүйенеді. Сондай-ақ, ғылым - бұл ең сәтті идеяларымыздың болжамды болжамын растауға немесе жоққа шығаруға ұмтылатын басым теориялар мен шеңберлер мүмкіндігінше көптеген жаңа сынақтарға тап болатын процесс.

Бұл жерде ғылымның шекаралары жатыр: біздің жетекші теорияларымыздың жарамдылығы шегінде. Біз алдын-ала болжамдар жасаймыз, оларды эксперименттік және байқау арқылы сынаймыз, содан кейін біз алған барлық жаңа ақпаратты орналастыру үшін өз идеяларымызды тартамыз, қайта қарастырамыз немесе кеңейтеміз. Көпшіліктің түпкі арманы - біздің әлем туралы ойлауды өзгерту және қазіргі теорияларымызды одан да табысты және терең нәрсеге ауыстыру.

BOOMERanG мәліметтері қайтып келмес бұрын, COBE-ден алынған CMB спектрін өлшеу Үлкен жарылыстың қалған жарқылы өте жақсы қараңғы екенін көрсетті. Бір ықтимал балама түсініктеме квази-тұрақты күй моделінің болжағанындай шағылысқан жұлдыздармен түсіндірілді, бірақ алдын-ала болжанған мен байқалған арасындағы спектрлік қарқындылықтың айырмашылығы бұл альтернатива не көргенін түсіндіре алмайтындығын көрсетті. (E. SIEGEL / ГАЛАКСИЯДА)

Біздің жетекші ғылыми теориялардың жетістіктерін көбейту, олардың қазіргі шектеулерінен асып түсу оңай емес. Тиянақты бақылауларға қайшы келетін идеяларға құмар болған адамдар өздерінің қиын тұжырымдарын қалдыру үшін қиын кезеңдерді басынан өткерді. Бұл ғылым тарихында қайталанатын тақырып болып табылады және оған мыналар кіреді:

  • Фред Хойл ғарыштық микротолқынды фон ашылғаннан кейін шамамен 40 жыл ішінде Үлкен жарылысты қабылдаудан бас тартты,
  • Халтон Арп, квадраттар алыс объектілер емес екенін айтып, онжылдық мәліметтерге қарамастан, олардың қайта өзгертілуін санамағанын көрсетті,
  • Ханнес Альфвен және оның кейінгі ізбасарлары гравитациялар Әлемде үлкен масштабта үстемдік етпейтінін және плазмалар Әлемнің масштабты құрылымын анықтайды, сансыз байқаулардан кейін де бұл идеяны жоққа шығарды.

Ғылымның өзі объективті болуы мүмкін, бірақ ғалымдар ондай емес. Біз кез-келген адам жасай алатын бірдей танымдық пікірлерге алдана аламыз. Біз өзімізге ұнайтын тұжырымдарды таңдағаннан кейін, біз жиі жалған дәлелді ойлау тәжірибесімен алданамыз.

Ғалам тарихының схемалық диаграммасы, қайта құрылуды бейнелейді. Жұлдыздар мен галактикалар пайда болмас бұрын, Ғалам жарықсыз, бейтарап атомдарға толы болды. Әлемнің көп бөлігі 550 миллион жылдан кейін қайта біріктірілмегенімен, алғашқы үлкен толқындар шамамен 250 миллион жылдан кейін пайда болады, Үлкен жарылудан кейін бірнеше-100 миллион жыл өткен соң бірнеше бақытты жұлдыздар пайда болуы мүмкін. дұрыс құралдар көмегімен біз ең алғашқы галактикаларды аша аламыз. (SG DjORGOVSKI ET AL., CALTECH ДИГИТАЛДЫҚ МЕДИА ОРТАЛЫҒЫ)

«Физика бір жерлеу рәсімін жасайды» деген әйгілі афоризм бірінші кезекте пайда болды. Бұл ұғымды Макс Планк бастапқыда келесі тұжырыммен айтқан:

Жаңа ғылыми ақиқат қарсыластарын сендіріп, оларды жарық көруге мәжбүр етпейді, керісінше, оның қарсыластары өліп, оған таныс жаңа буын өседі.

Көптеген ғалымдар (тіпті кейбір ғалымдар) ешқашан түсінбейтін үлкен проблема: сіз әрқашан теориялық идеяларыңызды оларды өміршең және бақыланған нәрселермен келісуге мәжбүрлеуге болады. Сондықтан кез-келген теория үшін кілт - алдын-ала сенімді болжау: сыни бақылау немесе өлшеу жүргізілгенге дейін. Осылайша, сіз өзіңіздің теорияңызды сынап жатқандығыңызға сенімді бола аласыз, факт бойынша фактілерден гөрі.

Шаршаған жарық гипотезасына сәйкес, әр объекттен алатын секундына фотон саны оның қашықтық квадратына пропорционал түсіп кетеді, ал біз көрген объектілер саны қашықтықтың квадратына көбейеді. Нысандар қызыл болуы керек, бірақ арақашықтықтың функциясы ретінде секундына фотондардың тұрақты санын шығаруы керек. Алайда кеңейіп жатқан ғаламда секундына фотондар азаяды, себебі олар кеңейген сайын үлкен қашықтыққа баруға мәжбүр болады, ал энергия да редукциямен азаяды. Тіпті галактика эволюциясының факторлары беттің жарықтылығының өзгеруіне әкеледі, ол үлкен қашықтыққа түсіп, біз көрген нәрсеге сәйкес келеді. (Уикимедия пайдаланушыларының пікірлері Стигмататла Аурантия)

Белгілі болғандай, дәл қазіргі кездегі жетекші космологиялық модельге біз барлық жағынан байланысты болдық.

Кеңейтіліп жатқан Ғалам деген ұғымды 1922 жылы Александр Фридман тұжырымдайды, ол мен Ғаламдағы ең маңызды теңдеуді атадым. Vesto Slipher, Эдвин Хаббл және Милтон Хумасонның бақылауы мұны бірнеше жылдан кейін растап, кеңейіп жатқан Әлем туралы қазіргі заманғы түсінікке алып келді.

Пензиас пен Уилсонның алғашқы бақылаулары бойынша галактикалық жазықтық кейбір астрофизикалық сәулелену көздерін (орталық) шығарды, ал радиацияның жетілмеген, біркелкі сәулелері сол жазықтықтың үстінде және астында болған. Қазір бұл радиацияның температурасы мен спектрі өлшенді, Үлкен жарылыстың алдын-ала келісімі ерекше болды. (NASA / WMAP ҒЫЛЫМ командасы)

Әлемнің пайда болуы туралы көптеген бәсекелес түсініктемелер пайда болды, содан кейін Үлкен жарылыс төрт айқын бұрышқа ие:

  1. кеңейетін Әлем,
  2. Үлкен жарылыстың ыстық, тығыз, ерте кезеңінде пайда болған жарық элементтерінің болжамды мөлшері,
  3. фотондардың абсолютті нөлден бірнеше градусқа артта қалуы,
  4. қашықтықта өзгеруі керек құрылымдармен кең құрылымды қалыптастыру.

Қазір олардың төртеуі байқалды, соңғы үшеуі Үлкен жарылыс алғаш ұсынылғаннан кейін пайда болды. Атап айтқанда, 1960 жылдардың ортасында фотондардың қалған жарықтарының ашылуы еңістігі болды. Осы төрт байқауды басқа ешқандай негіздей алмайтындықтан, қазір Үлкен жарылыстың өміршең баламалары жоқ.

ЦМ-дегі тербелістер, масштабты құрылымның қалыптасуы мен өзара байланысы және гравитациялық линзаның заманауи бақылаулары, басқалары сияқты, бәрі бірдей көрініске бағытталған: қараңғы заттар мен қараңғы энергияға толы үдемелі Әлем. Әр түрлі байқалатын болжамдарды ұсынатын балама нұсқаларды да қарастырған жөн, бірақ ондағы бақылаулардың толық жиынтығымен салыстырғанда. (Крис Блэйк пен Сэм морфилд)

Эйнштейннің жалпы салыстырмалы түрде басқарылатын ыстық, тығыз, зат және радиациямен толы күйден басталатын кеңейіп, салқындаған Ғаламның пайда болуының бірқатар мүмкіндіктері бар, бірақ ол шексіз емес саны. Әлемде не бар және оның кеңею қарқыны қалай өзгереді, және бұл мүмкін болатын нәрсені тежейді.

Бұл - Экеберг шығармасында анық айтылған жалғыз тұжырым.

Үлкен жарылысты және жалпы салыстырмалылықпен басқарылатын Ғаламды қабылдағаннан кейін, қара материя мен қараңғы энергияның бар екендігіне дәлел болатын орасан зор дәлелдер бар. Бұл жаңа люкс емес, бірақ 70-ші жылдардан бері келе жатқан жиынтық. Қараңғы энергияның басты бәсекелесі 15 жыл бұрын жоғалып кетті, тек қана қара материя мен күңгірт энергияға ие Ғаламды дәлелдемелердің толық жиынтығын түсіндіру үшін өміршең космология ретінде қалдырды.

Қараңғы энергияның үш тәуелсіз көзден алуы: суперновалар, CMB және BAO (олар Ғаламның кең масштабты құрылымындағы ерекшелік болып табылады.) Өте жаңа элементтер болмаса да, бізге қараңғы энергия қажет болатындығын және бұл энергияның тек 1/6 бөлігін құрайды. табылған зат қалыпты зат болуы мүмкін; қалғаны қара материя болуы керек. (СУПЕРНОВА КОСМОЛОГИЯ ЖОБАСЫ, АМАНУЛЛАХ, ЭТ БАР., AP.J. (2010))

Бұл жиі ұмытып кететін кілт: сіз өзіңіздің теорияңыздың немесе шеңберіңіздің сәттілігін немесе сәтсіздігін бағалау үшін толық дәлелдемелер жиынтығын зерттеуіңіз керек. Әрине, сіз әрқашан сіздің теорияңызды түсіндіруге қиындық тудыратын жеке бақылауларды таба аласыз, бірақ бұл оны бір бақылауды сәтті түсіндіретін нәрсені алмастыра аласыз дегенді білдірмейді.

Сіз бәрін, жаңа бақылауды, сонымен қатар әлі байқалмаған жаңа құбылыстарды есепке алуыңыз керек.

Бұл барлық балама мәселелер. Кеңейтіліп жатқан Әлемге, Үлкен жарылысқа, қараңғы материяға, күңгірт энергияға немесе инфляцияға кез келген балама, бәрі де бақыланғанның бәрін есептей алмайды, қалған бөлігі аз. Сондықтан барлық жұмыс істейтін ғалымдар ұсынылған баламаларды қарапайым консенсусқа қарсы емес, қарапайым құмсалғыш деп санайды.

Көлемі, жұлдыздардың таралуы және моракологиясы жағынан өте ұқсас Carina ергежейлі галактикасы Дракодан гравитациялық бейінді көрсетеді. Мұны қараңғы затпен таза түсіндіруге болады, егер оны жұлдыздардың пайда болуымен қыздыруға болады, бірақ өзгертілген ауырлық күшімен емес. (ESO / G. BONO & CTIO)

Онда шынымен де қара материясыз галактикалар бар, бірақ бұл теория бойынша болжалды. Шын мәнінде, шамамен он жыл бұрын, әйгілі бір қарама-қарсылық қара материясыз галактикалардың жоқтығын атап өтті және ол қараңғы материя моделін бұрмалаған деп мәлімдеді. Қараңғы затсыз галактикалар ашылғанда, сол ғалым бірден өзгертілген ауырлық күшіне сәйкес келеді деп мәлімдеді. Бірақ тек қара материя Ғаламға қатысты барлық дәлелдер жиынтығын түсіндіреді.

Шынында да, Әлемнің кеңею қарқынын өлшеуге тырысатын екі түрлі топтардың арасында сәйкессіздік бар. Айырмашылық 9% құрайды және бір топ техникасының негізгі қателігі болуы мүмкін. Бір қызығы, бұл күңгірт энергия немесе Әлемнің басқа аспектілері біздің аңғал болжамдарымызға қарағанда күрделі екендігінің белгісі болуы мүмкін. Қараңғы энергия әлі де болса қажет; жалғыз «дағдарыс» жасанды түрде өндіріледі.

Көрінетін кеңею жылдамдығы (у осі) мен қашықтықтың (х-ось) сюжеті Ғаламға сәйкес келеді, ол бұрынғы кезде тезірек кеңейген, бірақ бүгінде құлдырау кезінде алыс галактикалар жылдамдауда. Бұл Хабблдың түпнұсқа шығармасына қарағанда мың есе ұзартылған заманауи нұсқасы. Нүктелер түзу сызық жасамайтындығына назар аударыңыз, бұл уақыт өткен сайын кеңею қарқынының өзгеруін көрсетеді. Ғаламның қисық сызықпен жүретіндігі қараңғы энергияның болуын және уақыттың үстемдігін көрсетеді. (NED ҚҰҚЫҚТЫҒЫ, BETOULE ET AL-ден АЛҒАН КҮНДЕГІ ДЕРЕКТЕРГЕ негізделген (2014))

Ақырында, ғаламдық инфляция, ғаламның фазасы, Үлкен жарылыс басталғанға дейін, біздің Ғаламның пайда болуының алғашқы шарттарын орнатты. Көбінесе оны көп адамдар мазалайды, инфляция ешқашан түпкілікті, түпкілікті жауап болуға арналмаған, керісінше Үлкен жарылыс түсіндіре алмайтын жұмбақтарды шешуге және ерте ғаламды сипаттайтын жаңа болжамдар жасауға негіз болды.

Бұл шоттарда бұл өте сәтті. Инфляция:

  1. Үлкен жарылыстың барлық болжамдарын ойдағыдай жасайды,
  2. көкжиекті, жазықтықты және монополиялық емес жұмбақтарды шешеді, бұл инфляциялық емес Үлкен жарылысты бастан кешірді,
  3. ескі стильдегі Big Bang-тен ерекшеленетін алты жаңа болжам жасады, олардың кемінде төртеуі қазір расталды.
Инфляция кезінде пайда болатын кванттық тербелістер бүкіл әлем бойынша созылады, ал инфляция аяқталған кезде олар тығыздықтың ауытқуына айналады. Бұл уақыт өте келе қазіргі уақытта Әлемдегі кең көлемді құрылымға, сондай-ақ ЦМ-да байқалған температураның өзгеруіне әкеледі. Бұл жаңа болжамдар дәл баптау механизмінің жарамдылығын көрсету үшін қажет. (Э. Сигел, ЭСА / ПЛАНКТАН ЖӘНЕ DOE / NASA / NSF ИНТЕРАГЕНЦИЯЛЫҚ КҮШІНІҢ МҮМКІНДІК ЗЕРТТЕУІНДЕГІ СУРЕТТЕРІМЕН)

Космологияда қызықты пазлдар бар деп айту өте маңызды; бұл үлкен проблемалар бар деп айту - бұл көптеген космологтар келісетін нәрсе емес. Экеберг инфляциялық Үлкен жарылысты қараңғы заттар мен күңгірт энергиямен талқылайды:

Бұл әйгілі оқиға, әдетте, эмпирикалық дәлелдердің салыстырмалы түрде жетіспеушілігіне қарамастан және алыс ғаламды бақылаумен туындаған қайшылықтардың тұрақты өсуіне қарамастан, өзін-өзі анықтайтын ғылыми факт ретінде қабылданады.

Бұл ғылымның не екенін және ғылымның қалай жұмыс істейтінін толықтай түсінбейтіні туралы эмпирикалық дәлелдердің жоқтығы туралы дәлелдеу, көбінесе деректер мол және сапалы. «Тұрақты сәйкессіздіктер» дегенді білдіру - бұл маңызды емес, және мен әдейі - Экебергтің солипсистік, философиялық бос, ғылымға қарсы күн тәртібін алға жылжыту үшін қолданған айғақтарын білмеймін.

Көптеген жақын галактикалар, оның ішінде жергілікті топтың барлық галактикалары (көбінесе сол жақта орналасқан) олардың массасы мен жылдамдық дисперсиясының арасындағы байланысты көрсетеді, бұл қараңғы заттың болуын білдіреді. NGC 1052-DF2 - бұл алғашқы қарапайым галактика, ол тек қалыпты материядан жасалады. (DANIELI ET AL. (2019), ARXIV: 1901.03711)

Біз кез келген ғылыми гипотезаға қатысты шектеулер мен болжамдар туралы әрдайым хабардар болуымыз керек. Әр теорияның белгілі бір жарамдылығы бар және біз белгілі шекаралардан өткенде өз болжамдарымызды тарататын диапазон бар. Теорияның өзі тексерілетін болжамдары сияқты жақсы; жаңа бақылау немесе эксперименттік аумаққа итермелеу - бұл біздің қазіргі түсінігімізді ауыстыруға үміттенетін болғанымыз.

Жалпы салыстырмалылықтың, кеңейтіліп жатқан Әлемнің, Үлкен жарылыстың, қара материяның, күңгірт энергияның немесе инфляцияның бар жетістіктерін ұмытуға немесе тастауға болмайды. Біздің қазіргі теориялар шеңберінен шығу міндетті талап ретінде - олардың жеңістерін қамтуды және көбейтуді қамтиды. Мықты балама бұл деңгейге жетпейінше, парадигмасы бар «үлкен проблемалардың» барлық тұжырымдары оларды өздері үшін қарастырылуы керек: идеологиялық тұрғыдан басқарылатын диатрибтер оларды қолдауға қажетті ғылыми еңбегі жоқ.

Bang-дан басталады, қазір Forbes-те және Patreon қолдаушыларының арқасында ортада қайта шығарылды. Этан «Галактикадан тыс» және «Трекнология» атты екі кітаптың авторы: Трикордан бастап Warp Drive-қа дейінгі Star Trek туралы ғылым.