Uniwersum

Mólički dźěl uniwersuma pola hwězdna Fornax.

Uniwersum (z łać. universus "cyły", z unus a versus "do jednoho přewobroćene") je powšitkowne zapřijeće za cyłk wšitkich wěcow a objektow. We wosebitym měnimy z tym swětnišćo abo Kosmos z grjek. κόσμος kósmos "(swětowy) porjad", "debjenki", "přistojnosć"; napřećo chaosej) a mjenujemy z nim swět, to rěka swětnišćo jako widźomny uniwersum, ale tež jako rjadowany, harmoniski cyłk.

Jako swětnišćo mjenujemy husto jenož rum zwonka zemskeje atmosfery. Přetož přechod mjez atmosferu a swětnišćom je běžny, eksistuja wjacore wustajene hranicy. Mjezynarodnje připóznata je definicija Fénération Aéronautique Internationale, po kotrejž so swětnišćo we wysokosći 100 kilometrow započina. Po definiciji NASA a US Air Force započina so wone hižo we wysokosći něhdźe 80 kilometrow (50 mil) nad zemju.

Powšitkowne informacije

Dźensa je powšitkowna relatiwiska teorija Alberta Einsteina powšitkownje připóznata za wulkorumowu strukturu uniwersuma. Tež kwantowa fyzika je wažne dopóznaća přinošowała za zrozumjenje bórzomneho uniwersuma, w kotrymž běštej hustota a temperatura jara wysokej a mnohe procesy su na runinje elementarnych dźělčkow wotběželi (fyzika astronomiskich dźělčkow). Prawdźepodobnje je, zo budźe hakle rozšěrjene zrozumjenje uniwersuma móžne, hdyž je fyzika teoriju wuwiła, kotraž zjednoća powšitkownu relatiwisku teoriju z kwantowej fyziku. Wona rěka jendźelsce Theory of Everything abo tež swětowa formula. W tutej teoriji kwantoweje grawitacije dyrbja jednotnje rozjasnjene wšitke štyri zakładne mocy fyziki (elektromagnetiska móc, grawitacija, sylna a słaba jadrowa móc) być. Někotři fyzikarjo hódaja, zo snano samo hišće pjata móc eksistuje. To móhło snano rozjasnić, čehodla so fyzikarjam njeporadźi, powšitkownu relatiwisku teoriju z kwantowej fyziku do jednoho přinjesć. Hižo Albert Einstein bě so bjez wuspěcha wjele lět wo tajku wšowobjimacu teoriju prócował. K tomu njeběštej w jeho koncepće zdźeržanej sylne a słabe mjezsobne wobwliwowanje. Tohodla su so jeho prócowanja dla njedospołnych zakładow hižo wot spočatka dyrbjeli rozbić. Hakle w šěsćdźesatych lětach běchu wuměnjenja za wuwiwanje cyłkowneje teorije date. Z tym započa wubědźowanje fyzikarjow na cyłym swěće za tym wulkim, jednotnym předstajenjom swěta. Kosmologija, dźěl fyziki a dźensnišeje filozofije přirodowědomosćow, zaběra so ze studijom uniwersuma a spyta na prašenja kaž na přikład za dokładnosću přirodnych konstantow.

Staroba a wobstatki

Jedyn z modelow wuwića uniwersum

Klasiska, dźensa powšitkownje daloko připóznata teorija prabucha wuchadźa z toho, zo uniwersum nasta we wěstym wokomiku, prabuchu (jendź. big bang), z jedneje singularity a wot toho časa so rozpřestrěwa. W tym modelu ale wostanje njejasne, što bě do prabucha a što je jón zawiniło. Čas, rum a materija nastachu po tutej teoriji hakle z prabuchom. Z tym wotpadnje zakład za prašenje, što bě do toho, přetož njebě - po definiciji - žadyn rum, w kotrymž móhło so něšto stać. K tomu přińdźe, zo njeje móžno wěsty časowy dypk do prabucha fyzikalisce definować. Dokelž njejsu znate přirodowědomostne zakonje za ekstremne wuměnjenja w prěnich něhdźe 10⁻⁴³ sekundach (Planckowy čas) po prabuchu, njewopisuje tuta teorija poprawom scyła tón podawk samy. Hakle po tym Planckowym času je móžno fyzikaliske wotběhi sćěhować. Na přikład móžemy bórzomnemu uniwersumej přirjadować temperaturu 1,4 · 10³² K (Planckowa temperatura). Starobu uniwersuma móžemy na zakładźe najdokładnišich měrjenjow satelita WMAP na 13,7 miliardow lět chětro dokładnje ličić. Tuta staroba hodźi so tež zwěsćić z ekstrapolaciju wot tehdyšeje spěšnosće ekspansije uniwersuma na čas, w kotrymž uniwersum bě w jednym dypku. Tute wobličenje pak wotwisuje sylnje wot wobstatkow a zestawy uniwersuma, přetož materija a energija přez grawitaciju tutu ekspansiju borzdźitej. Dotal jenož indirektnje dopokazana ćmowa energija móže tutu ekspansiju tež pospěšić. Tak móža wšelakore měnjenja wo zestawje uniwersuma tež k wšelakorym powědanym starobam wjesć. Z pomocu staroby najstaršich hwězdow móžemy delnju hranicu staroby postajić. W tehdyšim standardnym modelu so wobě metodźe derje kryjetej. Wšitke wobličenja za starobu uniwersuma wuchadźeja z toho, zo je prabuch woprawdźe spočatk uniwersuma, štož pak dla njewědźenja wo přirodnych zakonjach w stawje krótko po prabuchu wobkrućene njeje. Móžemy mjenujcy wuzamknyć statiski uniwersum, kajkiž je njeskónčnje stary a wulki, nic pak dynamisce njeskónčny swětnišćo. To so předewšěm z wobkedźbowanej sylnej ekspansiju swětnišća potwjerdźa. Nimo toho je hižo astronom Heinrich Wilhem Olbers na to skedźbnił, zo w njeskónčnym uniwersumje z njeskónčnej starobu bychmy dyrbjeli měć swětłe nócne njebjo (Paradokson Olbera), přetož w kóždym směrje awtomatisce něhdźe by dyrbjała hwězda być. By-li uniwersum ale był njeskónčny wulki a měł kónčnu starobu, njeje nas swětło zdalenych hwězdow hišće docpěło.

W mjezygalaktiskim rumje (hlej tež galaksija) je hustosć něhdźe jedyn wodźikowy atom na kubikny meter, w galaksijach pak je wo wjele wyša. Po rumje rozdźělene su pola a promjenjenje. Temperatura pozadkoweho promjenjenja je 2,7 Kelvin (potajkim něhdźe -270°C). Wona nasta 380.000 lěta po prabuchu a mjenuje so tež prěni wukřik po porodźe uniwersuma. Wone wobsteji jenož w małym dźělu z materije a energije (4%), wot čeje zaso jenož podźěl 10 % swěcu wusyła a potajkim widźomny je. Najwjetši dźěl wuhotuje z wjele wobkedźbowanjemi indirektnje dopokazana, ale dale njerozjasnjena "ćmowa materija" (23%) a "ćmowa energija" (73%), kaž je za pospěšenu ekspansiju zamołwita. Na ćmowu energiju pokazuja daty dalokich supernow, jeje eksistenca wobkrući so z pomocu satelitow kaž COBE a WMAP, balonowych eksperimentow kaž BOOMERANG, a tež efektow grawitaciskich linsow a rozdźělenja galaksijow w uniwersumje. Cyłkowna masa uniwersuma leži mjez 8,5 · 10⁵² a 10⁵³ kg. Arthur Eddington je hižo 1938 hódał, zo je kradnje 136 · 2²⁵⁶, abo něhdźe 1,57 · 10⁷⁹ protonow a elektronow, z masu 2,64 · 10⁵² kg. K tutej masy přińdźe hišće masa neutronow. Wuchadźamy z toho, zo je přidatnje hišće ćmowa energija, kaž tež ma wěstu masu. W teoriji wona ma wosebite antigrawitaciske skutkowanje. Z nim spyta so rozkłasć, čehodla ke grawitaciskemu kolapsej (big crunch) njedóńdźe. Z wotpowědnje wysokej temperaturu na spočatku a niskej hustotu by tež móžno było, zo uniwersum kritisku spěšnosć ekspansije (ćěkanska spěšnosć) docpěje, tak zo by móžna była njeskónčna ekspansija přećiwo grawitaciji.

Forma a wolumen

Z prabuchoweje teorije móhło sćěhować, zo ma uniwersum formu kule, to pak je jenož jedna z wjele móžnosćow. Namjetowało je so pódla płoneho uniwersuma wjele druhich formow, na přikład hypertorusowu formu abo tež w popularnowědomostnych publikacijach znatej formje bula a trompety.

Standardny CDM-model (z jendź. cold dark matter, "zymna ćmowa materija") kaž tež aktualniši standardny Lambda-CDM-model, kiž wobkedźbuje měrjene pospěšenje ekspansije uniwersuma, wuchadźatej z euklidiskeje geometrije (płoneho uniwersuma) a njeskónčneho wolumena. Njeskónčny wolumen njeje do kónca wobkrućeny, přetož je dźensa jenož móžno, delnju hranicu rozpřestrěća swětnišća postajić. Wobkedźbowanske daty satelita WMAP wuzamkuja po Neilu Cornishu wjetšinu wopisowanskich modelow uniwersuma, hač maja mjeńši radius hač 78 milionow swětłowych lět. Dokelž měrjena geometrija njeda so wot euklidiskeje rozeznawać, wobhladujemy standardowy Lambda-CMD-model jako najjednoriši, kaž móžemy na wobkedźbowanske daty připodobnić.Wažny je rozdźěl mjez njeskónčnosću a njewobmjezowanosću: Tež hdyž by uniwersum njeskónčny wolumen měł, by tola wobmjezowany był. To hodźi so lochko na modelu pokazać: Powjerch kule (sfera) je kónčny, nima pak žane srjedźišćo a je njewobmjezowane (móžemy so na nim pohibować, bjeztoho zo hdy kromy docpějemy). Tak kaž dwudimensionalny powjerch kulu wobdawa, móžemy sej třidimensionalny rum jako kromu wyšedimensionalneho ruma předstajić, jeli uniwersum njeje płony ale skřiwjeny.