Устройство Вселенной

Видимое вещество во Вселенной структурировано в звёздные скопления — галактики. Галактики образуют группы, которые, в свою очередь, входят в сверхскопления галактик. Сверхскопления сосредоточены в основном внутри плоских слоёв, между которыми находится пространство, практически свободное от галактик. Таким образом, в очень больших масштабах Вселенная имеет ячеистую структуру, напоминающую «ноздреватую» структуру хлеба. Однако на больших расстояниях (порядка 1 млрд. световых лет) вещество во Вселенной распределено однородно.

Помимо видимого вещества во Вселенной присутствует тёмная материя, проявляющаяся через гравитационное воздействие. Тёмная материя также сосредоточена в галактиках. Кроме того, имеется гипотетическая тёмная энергия, которая является причиной ускоренного расширения Вселенной. По одной из гипотез, в момент Большого взрыва вся тёмная энергия была «спрессована» в маленьком объёме, что и послужило причиной взрыва (по другим гипотезам тёмная энергия может проявляться лишь на больших расстояниях).

Согласно расчётам свыше 70 % массы во Вселенной приходится на тёмную энергию (если перевести энергию в массу по формуле Эйнштейна), свыше 20 % — на тёмную материю и лишь около 5 % — на обычное вещество.

Галактики представляют собой гигантские скопления звезд, связанных между собой силами гравитации. Содержат от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов лет. Наряду со звездами в состав галактик входят межзвездный газ, межзвездная пыль, космические лучи.

Все небесные тела можно разбит на две группы:

1. испускающие энергию – звезды (гигантские раскаленные, самосветящиеся шары)

2. не испускающие энергию – планеты, кометы, метеориты, космическая пыль.

Установлено, что макроскопические свойства наблюдаемого мира, наличие галактик, звезд, планетных систем, жизни на Земле обусловлены небольшим количеством констант, характеризующих различные свойства элементарных частиц и основные типы фундаментальных взаимодействий. Для иллюстрации связи характеристик Вселенной с физическими константами представьте себе, что произошло бы при изменении этих констант.

1) Например, если бы масса электрона была в 3 - 4 раза выше ее нынешнего значения, то время существования нейтрального атома водорода исчислялось бы несколькими днями. А это привело бы к тому, что галактики и звезды состояли бы преимущественно из нейтронов и многообразия атомов и молекул в их современном мире просто не существовало бы.

2) Современная структура Вселенной очень жестко обусловлена также разницей в массах нейтрона и протона. Разность очень мала и составляет всего около 10^-3 от массы протона. Однако, если бы она была в три раза больше, то во Вселенной не мог бы происходить нуклеосинтез и в ней не было бы сложных элементов. Константа электромагнитного взаимодействия тоже не может существенно отклоняться от своего значения - 1/137. Если бы, например она была 1/80, то все частицы, обладающие массой покоя, аннигилировали бы. Вселенная состояла бы только из безмассовых частиц.

3) Всеми процессами во Вселенной управляют всего 4 вида сил. Это так называемые сильные взаимодействия, проявляющие себя в мире элементарных частиц; слабые взаимодействия, ответственные за большинство видов радиоактивного распада; электромагнитные силы, обеспечивающие взаимодействие между заряженными частицами; силы тяготения, или гравитации.