Як зрозуміло сформулювати для дітей, з чого складається Всесвіт? А як пояснити це дорослим? І правда, з чого зроблений наш світ? Рідко хто замислюється про це в повсякденному житті, але якщо така думка все ж прийшла у голову, потрібно обов'язково знайти пояснення! Адже у цьому – суть пізнання, прагнення до задоволення цікавості, притаманне людській природі. Хтось переконаний, що Всесвіт складається з енергії, інші скажуть: з атомів, хімічних елементів, а треті вважають, ніби Всесвіт – це в першу чергу порожнеча. Хто правий? Спробуємо розібратися!

Наука і життя

Відмітна особливість, притаманна людині з давніх пір, – прагнення до пізнання навколишнього світу. Тому вже безліч століть самі просвітлені уми людства ламають голови над тим, з чого складається світ, в якому ми живемо. Наука поступово розвивається, накопичується все більше інформації, тим не менше загадок і по сей день набагато більше, ніж відомого нам про пристрої навколишнього простору. Так, передбачається, що Всесвіт складається з галактик, в той же час є альтернативна теорія «бульбашок» – можливо, багато всесвітів, кожна наступна більше попередньої. Чи це Так? Ймовірно, про це дізнаються вчені через кілька століть. Безпосередньо пов'язані питання про те, що складає Всесвіт і неясність наявності життя на інших планетах, в інших світах. Варіантів відповіді лише два: або ж десь є ще життя, або ж її немає – саме так сформулював це Артур Кларк у своїх популярних роботах. На даний момент не вдалося знайти ознак життя, але вчені поки не володіють достатнім обсягом ресурсів, щоб досліджувати простір на досить великій відстані від нашої планети. Хто знає, можливо, в майбутньому будуть остаточно розвіяні переконання в тому, що Всесвіт на 99 % складається з порожнечі, люди дізнаються більше про будову простору, і про особливості формування і розвитку життя. Хто знає, може, ми зустрінемо тих, хто схожий на нас?

Всесвіт: що навколо нас?

Як вдалося з'ясувати вченим, переважно навколишнє нас простір сформовано темною енергією, темною матерією. З'ясовуючи, з чого складається матерія Всесвіту, вчені змогли підрахувати, що зазначені вище сутності займають близько 95 % всього обсягу. А ось на які елементарні частинки, що їх можна було б розділити, поки залишається загадкою. Втім, в даний час є багато непідтверджених теорій, автори яких активно працюють над своїми варіантами. Імовірно через деякий час загадка нарешті знайде своє рішення. Ймовірно, в деякій мірою відповідь на це опитування дасть також і розуміння того, як зародилося життя на нашій планеті. І донині люди сперечаються, чи було це божественною волею або ж еволюцією, спровокованої випадковим збігом? Інші переконані, що життя прийшла на Землю з космічним метеоритом. Можливо, якщо ми дізнаємося більше про будову навколишнього нас простору, якщо розберемося, з чого складається світ, Всесвіт, то зможемо сказати точно, як зародилося життя.

Сучасна фізика: розширюючи межі

Середньостатистична людина, ретельно подумавши над тим, як пояснити коротко, з чого складається Всесвіт, швидше за все, пригадає шкільний курс фізики, де вчили, що світ навколо – це матерія в одному із звичних станів. Це може бути газ, рідина, тверде тіло або плазма. Але новітні дослідження в області фізики показали, що подібна точка зору занадто спрощена, вона далека від реальності. Як кажуть просунуті фізики нашого часу, речовина – це барионная матерія. Термін застосовують до такої субстанції, яка сформована з баріонів, електронами. Під баріонів прийнято розуміти суміш нейтронів, протонів. При цьому дослідження баріонів хоч і досить тісно пов'язано з пізнанням світу, тому що Всесвіт складається з атомів, все ж являє собою окрему специфічну дисципліну. Якщо ж дивитися ширше, відразу починати з космічних масштабів, то тут слід визнати, що барионная матерія – це така речовина, яка для Всесвіту абсолютно звичайно, типово, характерно. Саме воно формує зірки і планети, з нього ж складається і наша Земля, а також усе, що на ній є: живе та неживе. Розбираючись, з чого складається космос і Всесвіт, необхідно розуміти, що при спостереженні різних хвиль вчені займаються дослідженням саме баріонної матерії.

Темна матерія існує

Приблизно тридцяті роки минулого століття були періодом, коли вчені, досліджуючи, з чого складається космос і Всесвіт, довели, що простір розширюється. Втім, це знання дало набагато більше питань, ніж відповідей. З якої причини відбувається розширення, адже гравітаційні сили повинні йому протидіяти? Сумарна маса, що визначається тим, з яких об'єктів складається Всесвіт, в той же час повинна контролювати та можливості розширення. У той період вчені навіть гіпотетично не могли припустити, яку масу повинна мати Всесвіт, щоб стали допустимими процеси, що відбуваються з нею. Неможливо уявити і те, яким чином потрібно розподілити масу, щоб досягти подібного ефекту.
Подібна спірна інформація не тільки не дала чіткої і точної відповіді на питання про те, з чого складається космос і Всесвіт, але лише породила безліч суперечок. Тільки в 2011 р. Нобелівську премію з фізики присудили вченим, які змогли найбільш показово довести, що Всесвіт дійсно розширюється. Крім того, вони ж відкрили темну енергію. Тільки з присудженням цієї премії стало ясно, що наукове співтовариство примирилася з цим складно зрозумілим фактом, все-таки коректно описує те, що відбувається навколо нас. Зараз вчені приблизно знають, з чого складається Всесвіт: темні матерії, енергії. А ось суть цих явищ поки залишається таємницею за сімома печатками.

Крок за кроком – тільки вперед

Коли вчені вперше показали, що Всесвіт здатна розширюватися, це задав вектор розвитку астрофізики на довгі роки. І все ж відповіді на поставлені в той період запитання не знайдено і по сей день. Загальне уявлення про те, з чого складається Всесвіт, загальноприйнята модель, побудована з урахуванням визнання баріонної матерії, не дає коректного пояснення ні тим швидкостей, з якими можуть обертатися галактики, ні розширенню, яка повинна гаситися гравітаційним притяганням. Користуючись телескопом, людина бачить галактичні структури. Але лише візуальне спостереження того, з чого складається Всесвіт, не дає більш-менш значного обсягу інформації для пояснення закономірностей пересування елементів. Єдине пояснення, яке змогли придумати кілька десятиліть тому, – це існування деякої загадкової темної матерії, яка повинна розташовуватися строго в певних місцях Всесвіту. Саме вона могла б бути причиною того аномального (з точки зору відомих закономірностей) поведінки навколишнього простору. І все-таки довести, з чого складається Всесвіт, виявилося дуже непросто.

Темрява навколо нас

Астрофізичні експерименти, що приводяться в останні кілька років, присвячені особливостям гравітації, у тому числі явищу лінзування, що відбиває, що електромагнітне випромінювання при поширенні кілька викривляється. Ймовірно, свою роль у цьому відіграють гравітаційні поля, які мають об'єкти в космосі. Інформація, яку отримали в ході цих експериментів, стала основною доказовою базою існування темної матерії – імовірно нею наповнені скупчення галактик.

Цифри і цифри

Як вдалося приблизно з'ясувати в ході наукових експериментів, майже п'ять відсотків Всесвіту сформовано саме баріонної матерією, яку ми можемо спостерігати, а от темна матерія – це чи не 27 відсотків від загального обсягу. Останні трохи більше 68 відсотків припадають на частку темної енергії. Це дозволяє говорити, що темна енергія, матерія сумарно дають більше 95 відсотків обсягу Всесвіту.

Моторошно? Можливо!

Як наочно доводять проведені передовими умами в області астрофізики розрахунки, лише близько п'яти відсотків простору, що оточує нас – це те, що може побачити людина, озброївшись всієї доступної йому в даний час технікою. А ось основна маса – це якесь незвідане темна речовина, щось невимовне, і дані про нього нам поки не відкриті. Деякі вчені прогнозують, що в майбутньому виявиться: барионная матерія змішується з темною, між ними можлива взаємодія, частково пояснюється законами гравітації. Але поки ґрунтовної доказової бази цим твердженням скласти не вдалося. Факти, описані вище, у багатьох народжують не тільки цікавість, але і страх – дійсно, картина створюється дивна і страшна. Зірки, планети, галактичні скупчення, навколишній світ і навіть ми – це лише невелика частка Всесвіту в порівнянні з величезним, непізнаним темним світом, про який у нас немає уявлення навіть у загальних рисах.

Темна матерія: що це?

В даний час терміном «темна матерія» в астрофізиці прийнято позначати таку матерію, яка не має електромагнітних якостей, вловимих при застосуванні доступною людству техніки. Фактично вона не випромінює фотонів, тобто не є джерелом електромагнітного випромінювання і не може вступати з ними у взаємодію (наскільки це можна визначити доступними нам засобами).

Таємниця за таємницею

Темна матерія являє собою дійсно дивна речовина, властивості якого такі, що не фіксувати, ні тим більше досліджувати їх не представляється можливим на даному етапі розвитку людської цивілізації. Наукові методики, застосовувані в наші дні, також не дозволяють дати чіткого пояснення властивостям та особливостям темної матерії, так само як і не дозволяють сформулювати її суть. З іншого боку, вчені виявили, що темної матерії властива маса, так як вона є джерелом гравітаційних ефектів. У той же час елементарних частинок, що мають заряд, в структурі цієї речовини немає.

Загадки без рішення

Про існування деякої невідомої сили вчені знали досить давно, хоча і не було ніяких офіційних методів, способів довести цю силу або описати її особливості. Хороший наочний приклад – це два американські космічні апарати, запущені у 1972 та 1983 рр. Вони обидва належать до категорії «Піонер» і полетіли під порядковими номерами десятий і одинадцятий. Як показали попередні розрахунки, у наш час обидва цим апарату вже повинні були вилетіти геть із Сонячної системи, але в реальності їх траєкторії змінилися з незрозумілих причин. При спостереженні за особливостями польоту вчені змогли припустити, що є деяка невизначена, нез'ясовна, невідома нам сила, яка не дозволяє апаратів покинути Сонячну систему. Що один, що другий космічний апарат повторили одну і ту ж траєкторію, і це незважаючи на одинадцятирічний часовий проміжок між ними і використання у другій машині більш досконалих систем, засобів та способів зв'язку та забезпечення руху. На думку багатьох сучасних вчених, «Піонери» наочно показують, наскільки великий вплив темної матерії, в тому числі і в ту зоряній системі, в якій пощастило зародитися нашої цивілізації.

Темна матерія: чи є різниця?

В даний час деякі астрофізики висловлюють припущення про те, що складові елементи темної матерії – це нейтрони, протони, тобто суть невідомого нам речовини точно така ж, як і у баріонної матерії, до якої ми звикали. Як говорять деякі вчені, темна матерія повинні бути якщо не аналогічної темною, то дуже близькою до неї. Різниця лише в тому, що ця речовина не проявляє електромагнітні особливості виявляє їх настільки слабо, що ми просто не може цей факт помітити і вивчити. Імовірно темна матерія сформована атомами, молекулами, не здатними на відображення, випромінювання, поглинання фотонів, які формують собою електромагнітне поле. Завдяки цьому ні людина, ні найточніші з доступних нам приладів не можуть зафіксувати наявність цих елементарних частинок. У той же час частинки володіють підвищеною стійкістю, їм не властиві процеси розпаду на більш легкі елементи, в іншому випадку процедура розпаду вже завершилася б, так як Всесвіт існує досить давно. Виходячи з означених висновків, можна сказати, що є якась закономірність збереження гравітаційних особливостей темної матерії, і її ще тільки належить відкрити. Уже зараз звучать прогнози про аналогії закономірності збереження електричного заряду і цього нового закону, який сформулюють в майбутньому.

Теорій безліч

Описаний вище варіант – це далеко не єдине припущення про те, яка по своїй суті темна матерія і якими якостями і властивостями їй слід володіти. Варіантів безліч, і поки не представляється можливим спрогнозувати з високою часткою ймовірності, хто ж виявиться прав. Було розроблено величезну кількість теоретичних моделей, що застосовуються з більшої або меншої ступенем успіху для опису темної матерії, відмінну від звичної нам баріонної. З точки зору деяких вчених, весь секрет у нейтрино: крихітні частинки можуть становити собою цілу матерію, яка сформувала Всесвіт. Інші переконані, що темна матерія – це елементарні частинки, які в даний час відомі тільки дуже невеликій кількості вузьких фахівців. Втім, зазначене питання – далеко не єдиний, який стоїть перед астрофізиками. Адже крім темної матерії є ще і темна енергія. Її сутність для людства ще більш загадкова, і розумних пояснень та теорій, що пояснюють, з яких об'єктів складається Всесвіт, з урахуванням теорії темної енергії немає і донині. Вчені припускають, що енергія рівномірно розподілена по всьому об'єму Всесвіту, що може певною мірою бути пов'язано з процесом її розширення. Інші припускають, що саме темна енергія гасить сили гравітації і робить можливим процес розширення. Але в даний час це лише припущення, не мають ніяких чітких теоретичних обґрунтувань, які викликають хоч скільки-небудь довіри.