Uniwersum

Uniwersum (z łat. universus "ceły", z unus a versus "do jadnogo pśewobrośone") jo powšykne zapśimjeśe za cełk wšyknych wěcow a objektow. We wósebnem měnimy z tym swětnišćo abo Kosmos z grich. κόσμος kósmos "(swětowy) pórěd", "pyšnotki", "pśistojnosć"; napśeśiwo chaosoju) a pomjenjujomy z nim swět, to groni swětnišćo ako widobny uniwersum, ale teke ako rědowany, harmoniski cełk.

Małki źěl uniwersuma pla gwězdna Fornax.

Ako swětnišćo pomjenjujomy cesto jano rum zwenka zemskeje atmosfery. Pśeto pśechod mjazy atmosferu a swětnišćom jo běžny, eksistěruju někotare wustajony granice. Mjazynarodnje pśipóznata jo definicija Fédération Aéronautique Internationale, pó kótarejž swětnišćo se zachopijo we wusokosći 100 kilometerow. Pó definiciji NASA a US air force se wono zachopijo južo we wusokosći něźi 80 kilometerow (50 milow) nad zemju.

Powšykne informacije

Źinsa jo powšykna relatiwiska teorija Alberta Einsteina powšyknje pśipóznata za wjelikorumowu strukturu uniwersuma. Teke kwantowa fyzika jo wažne dopóznaśa pśinosowała za rozměśe jěsnego uniwersuma, w kótaremž stej byłej gustota a temperatura wjelgin wusokej a wjele procesow jo na rowninje elementarnych źělkow wótběžało (fyzika astronomiskich źělkow). Wěrjepódobnje jo, až buźo akle rozšyrjone rozměśe uniwersuma móžne, gaž fyzika jo wuwiła teoriju, ako zjadnośijo powšyknu relatiwisku teoriju z kwantoweju fyziku. Jej se groni engelski Theory of Everything abo teke swětowa formula. W tej teoriji kwantoweje grawitacije deje byś jadnotnje rozjasnjone wšykne styri zakładne mócy fyziki (elektromagnetiska móc, grawitacija, mócna a słaba jědrowa móc). Někotare fyzikarje gódaju, až snaź samo hyšći pěta móc eksistěrujo. To by mógło snaź rozjasniś, cogodla se fyzikarjam njeraźi, powšyknu relatiwisku teoriju z kwantoweju fyziku do jadnogo spóraś. Južo Albert Einstein jo se bźez wuspěcha wjele lět wó taku wšowobejmujucu teoriju procował. K tomu njejstej byłej w jogo koncepśe zdźaržanej mócne a słabe mjazsobne wobwliwowanje. Togodla su se jogo procowanja dla njedopołnych zakładow južo wót zachopjeńka musali rozbiś. Akle w šesćźasetych lětach su byli wuměnjenja za wuwijanje cełkowneje teorije dane. Z tym jo zachopiło wuběźowanje fyzikarjow na cełem swěśe za tym wjelikim, jadnotnym pśedstajenim swěta.

Kosmologija, źěl fyziki a źinsajšneje filozofije pśirodowědomnosćow, zaběra se ze studiumom uniwersuma a wopytajo na pšašanja ako na pśikład za dokradnosću pśirodnych konstantow.

Starstwo a wobstatki

Jaden z modelow wuwiśa uniwersum

Klasiska, źinsa powšyknje daloko pśipóznata teorija prabucha wuchada z togo, až uniwersum jo nastał we wěstem wokognuśu, prabuchu (eng. big bang), z jadneje singularity a wót togo casa se rozpśestrěwa. W tom modelu ale wóstanjo njejasne, co jo było do prabucha a co jo jen zawinowało. Cas, rum a materija su pó tej teoriji akle z prabuchom nastali. Z tym wótpadnjo zakład za pšašanje, co było do togo, pśeto njejo był - pó definiciji - žeden rum, w kótaremž by mógło se něco tšojś. K tomu pśiźo, až njejo móžno wěsty casowy dypk do prabucha fyzikaliski definěrowaś. Dokulaž njejsu znate pśirodowědomnostne kazni za ekstremne wuměnjenja w prědnych něźi 10⁻⁴³ sekundach (Planckowy cas) pó prabuchu, njewopisujo ta teorija pópšawem zewšym to tšojenje same. Akle pó tom Planckowem casu jo móžno fyzikaliske wótběgi slědowaś. Na pśikład móžomy jěsnemu uniwersumoju pśirědowaś temperaturu 1,4 · 10³² K (Planckowa temperatura).

Starstwo uniwersuma móžomy na zakłaźe nejdokradnjejšych měrjenjow satelita WMAP na 13,7 miliardow lět kradu dokradnje licyś. To starstwo dajo se teke zwěsćiś z ekstrapolaciju wót tencasneje spěšnosći ekspansije uniwersuma na cas, w kótaremž uniwersum jo był w jadnom dypku. To woblicenje pak wótwisujo mócnje wót wobstatkow a zestajenja uniwersuma, pśeto materija a energija pśez grawitaciju toś tu ekspansiju późaržujotej. Až doněnta jano indirektnje dopokazana śamna energija móžo tu ekspansiju teke póspěšyś. Tak mógu wšakorake měnjenja wó zestajenju uniwersuma teke k wšakorakim wuliconym starstwam wjasć. Z pomocu starstwa nejstaršych gwězdow móžomy dolnu granicu starstwa póstajiś. W tencasnem standardowem modelu se wobej metoźe derje makatej.

Wšykne woblicenja za starstwa uniwersuma wuchadaju z togo, až jo prabuch napšawdu zachopjeńk uniwersuma, což pak dla njewěźenja wó pśirodnych kaznjach w stawje krotko pó prabuchu njejo wobwěsćone. Móžomy źe wuzamknuś statiski uniwersum, ako jo njeskóńcnje stary a wjeliki, nic pak dynamiski njeskóńcne swětnišćo. To se pśedewšym z wobglědowaneju mócneju ekspansiju swětnišća wobtwarźijo. Mimo togo jo južo astronom Heinrich Wilhem Olbers na to pokazał, až w njeskóńcnem uniwersumje z njeskóńcnem starstwom my by musali měś swětłe nocne njebjo (Olberowy paradokson), pśeto w kuždem směrje awtomatiski něźi by musała byś gwězda. Gaby uniwersum ale był njeskóńcny wjeliki a měł skóńcne starstwo, njejo nas swětło zdalonych gwězdow hyšći dojśpiło.

W mjazygalaktiskem rumje (glědaj teke galaksija) jo gustosć něźi jaden wóźikowy atom na kubikny meter, w galaksijach pak jo wó wjele wuša. Pó rumje rozdźělone su póla a promjenjenje. Temperatura slězynowego promjenjenja jo 2,7 Kelvin (pótakem něźi -270 °C). Wóna jo nastała 380.000 lět pó prabuchu a groni se jej teke prědny wukśik pó naroźenju uniwersuma. Wóno wobstoj jano w małem źělu z materije a energije (4%), wót ceje zasej jano późěl 10% swětło wusćeła a stakim widobny jo. Nejwětšy źěl wugótujo z wjele wobglědowanjami indirektnje dopokazana, ale dalej njerozjasnjona "śamna materija" (23%) a "śamna energija" (73%), ako jo za póspěšonu ekspansiju zagronita. Na śamnu energiju pokazuju daty dalokich supernowow, jeje eksistenca se wobkšuśijo z pomocu satelitow ako COBE a WMAP, balonowych eksperimentow ako BOOMERANG, a teke efektow grawitaciskich linsow a rozdźělenja galaksijow w uniwersumje. Cełkowna masa uniwersuma lažy mjazy 8,5 · 10⁵² a 10⁵³ kg. Arthur Eddington jo južo 1938 gódał, až jo kradnje 136 · 2²⁵⁶, abo něźi 1,57 · 10⁷⁹ protonow a elektronow, z masu 2,64 · 10⁵² kg. K tej masy pśiźo hyšći masa neutronow. Wuchadamy z togo, až jo pśidatnje hyšći śamna energija, ako teke ma wěstu masu. W teoriji wóna ma wósebne antigrawitaciske statkowanje. Z nim wopytajo se rozkłasć, cogodla njedojźo ku grawitaciskemu kolapsoju (big crunch). Z wótpowědnje wusokeju temperaturu na zachopjeńku a niskeju gustotu by teke móžno było, až uniwersum dojśpijo kritisku spěšnosć ekspansije (wuběgańska spěšnosć), tak až by móžna była njeskóńcna ekspansija pśeśiwo grawitaciji.

Forma a wolumen

Z prabuchoweje teorije by mógało slědowaś, až ma uniwersum formu kule, to pak jo jano jadna z wjele móžnosćow. Naraźiło jo se pódla płonego uniwersuma wjele drugich formow, na pśikład hypertorusowu formu abo teke w popularnowědomnostnych publikacijach znatej formje bala a trompety.

Standardowy CDM-model (z eng. cold dark matter, "zymna śamna materija") ako teke aktualnjejšy standardowy Lambda-CDM-model, ako wobglědujo měrjone póspěšenje ekspansije uniwersuma, wuchadajotej z euklidiskeje geometrije (płonego uniwersuma) a njeskóńcnego wolumena. Njeskóńcny wolumen njejo do kóńca wobkšuśony, pśeto jo źinsa jano móžno, dolnu granicu rozpśestrěśa swětnišća póstajiś. Wobglědowańske daty satelita WMAP wuzamkuju pó Neilu Cornishu wětšynu wopisowańskich modelow uniwersuma, ako maju mjeńšy radius ako 78 milionow swětłowych lět. Dokulaž měrjona geometrija njedajo se wót euklidiskeje rozeznawaś, wobglědujomy standardowy Lambda-CMD-model ako nejjadnorjejšy, ako móžomy na wobglědowańske daty pśipódobniś.

Wažny jo rozdźěl mjazy njeskóńcnosću a njewobgranicowanosću: Teke gaby uniwersum njeskóńcny wolumen měł, by był weto wobgranicowany. To dajo se lažko na modelu pokazaś: Pówjerch kule (sfera) jo kóńcny, njama pak žedno srjejźišćo a jo njewobgranicowany (móžomy se na njom pógibowaś, bźez togo až gdy kšomy dojśpijomy). Tak ako dwójodimensionalny pówjerch wobdajo kulu, móžomy se pśedstajiś tśidimensionalny rum ako kšomu wušejdimensionalnego ruma, jolic uniwersum njejo płony ale zekśiwjony.