Jesmo li sami u svemiru? Je li svemir beskonačan? Pogledajmo najvažnije misterije kozmosa na koje znanost, barem u ovom trenutku, nije dobila jasan odgovor.
Svemir je fascinirao čovječanstvo od davnina. Nebo prepuno zvijezda, planeta, kometa i drugih pojava budi našu znatiželju i divljenje. Također nas zanimaju misterije našeg podrijetla i postojanja, crne rupe i tamna tvar. U isto vrijeme, svemir krije mnoge misterije na koje nemamo odgovore. Predlažem da se upoznate s nekim od ovih misterija.
Također zanimljivo: Teraformiranje Marsa: Može li se Crveni planet pretvoriti u novu Zemlju?
Jesmo li sami u svemiru?
Ovo je jedno od najstarijih i temeljnih pitanja ljudskog postojanja. Ima li života izvan Zemlje? Jesu li ovi oblici života inteligentni i možemo li s njima komunicirati? Kako izgleda život i kako se razvija izvan našeg planeta? Kakve su šanse za susret s drugim civilizacijama? Na ova pitanja nemamo odgovore, iako postoje razne hipoteze i istraživanja. Na primjer, na temelju Drakeove jednadžbe znanstvenici pokušavaju odrediti broj potencijalnih civilizacija u našoj galaksiji, a program SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) traži radio signale iz svemira. Do sada, međutim, nismo pronašli dokaze života izvan našeg planeta. Iako to može značiti da je vrlo rijetka ili vrlo teška za otkrivanje.
Jedan od argumenata u prilog postojanja života u svemiru je njegova golema veličina i raznolikost. Prema trenutnim procjenama, naša galaksija sadrži oko 100 milijardi zvijezda, a cijeli svemir koji trenutno možemo promatrati ima oko 100 milijardi galaksija. Znanstvenici predviđaju da je najmanje 10 milijardi planeta u Mliječnom putu veličine Zemlje i da se nalaze u nastanjivoj zoni svoje zvijezde. Odnosno, na udaljenosti koja omogućava postojanje vode na površini u tekućem stanju. Neki od tih planeta mogu imati uvjete slične našima ili mogu biti potpuno drugačiji, ali ipak povoljni za život. Također je moguće da izvanzemaljski život može izdržati uvjete koji su nam neprijateljski raspoloženi ili potpuno drugačiji od Zemljinih.
Drugi argument za postojanje života u svemiru je njegova izvanredna sposobnost prilagodbe i evolucije. Znanstvenici vjeruju da se život pojavio na Zemlji prije otprilike 3,5 milijardi godina, a od tada se razvio na nevjerojatan način, stvarajući milijune vrsta biljaka i životinja svih oblika, veličina i sposobnosti. Život na Zemlji preživio je mnoge kataklizme i klimatske promjene, prilagođavajući se novim uvjetima. To se događa čak i sada u tako ekstremnim okruženjima kao što su topli izvori, duboki oceanski bazeni ili arktički ledenjaci. Ako je život na Zemlji tako fleksibilan i otporan, zašto ne bi bio isti i drugdje?
Pročitajte također: Promatranje Crvenog planeta: Povijest marsovskih iluzija
Što se dogodilo prije Velikog praska?
Prema trenutno dominantnoj kozmološkoj teoriji, svemir je nastao prije otprilike 14 milijardi godina kao rezultat Velikog praska. Bio je to trenutak kada su se sva materija i energija koncentrirale u infinitezimalnoj točki beskonačne gustoće i temperature. Kao posljedica eksplozije počelo je brzo širenje i hlađenje svemira, koje traje do danas. Ali što se dogodilo prije Velikog praska? Je li postojao drugi svemir? Je li Veliki prasak bio jedinstven događaj ili dio ciklusa? Na ova pitanja nemamo odgovore jer klasična fizika ne može opisati stanje svemira prije Velikog praska. Međutim, postoje razne hipoteze koje se temelje na kvantnim teorijama.
Jedna od njih je takozvana početna hipoteza singularnosti. Pretpostavlja se da prije Velikog praska nije bilo ničega - ni vremena, ni prostora, ni materije. Sve je to nastalo samo u trenutku eksplozije iz točke nulte veličine i beskonačne gustoće.
Druga hipoteza je takozvana vječna inflacija. Pretpostavlja se da je prije Velikog praska postojalo kvantno polje vrlo visoke energije koje se širilo sve većom brzinom. Ovo je polje bilo nestabilno i sklono kvantnim fluktuacijama. Na raznim mjestima u polju, prijelazi u stanje niže energije događali su se kaotično, stvarajući mjehuriće prostora s vlastitim zakonima fizike. Svaki takav mjehurić mogao bi postati početak drugog svemira. Naš bi svemir bio jedan takav mjehurić koji je nastao prije otprilike 14 milijardi godina.
Druga pretpostavka je takozvana hipoteza velikog odskoka. Pretpostavlja se da je prije Velikog praska postojao još jedan svemir koji se skupio i dosegao svoju minimalnu veličinu. Zatim je došlo do odskoka i započela je nova faza širenja, a takvi se ciklusi skupljanja i širenja svemira mogu ponavljati unedogled. Ova se hipoteza temelji na teoriji petljaste kvantne gravitacije, koja pokušava pomiriti kvantnu mehaniku s Einsteinovom općom teorijom relativnosti.
Kao što vidite, pitanje što se dogodilo prije Velikog praska nema jednostavan odgovor. Možda nikada nećemo saznati ili ćemo možda morati promijeniti svoje predodžbe o vremenu i prostoru kako bismo pronašli odgovor. Iako je čovječanstvo već dokazalo da može iznenaditi.
Pročitajte također: Svemirske misije s posadom: Zašto je povratak na Zemlju još uvijek problem?
Kako je život nastao?
Život je jedno od najvećih čuda svemira. Organizmi sposobni za rast, razmnožavanje, prilagodbu i evoluciju proizašli su iz nežive tvari. Ali kako se to dogodilo? Kako su prve stanice nastale iz jednostavnih organskih molekula i kako su se iz njih razvili svi oblici života na Zemlji? Na ova pitanja još nemamo konačne odgovore, iako postoje razne teorije i hipoteze o nastanku života. Neki od njih temelje se na eksperimentima i opažanjima, drugi - na fikcijama i pretpostavkama.
Jedna od teorija je takozvana hipoteza primarnog bujona. Pretpostavlja se da je život nastao u oceanima rane Zemlje, gdje su postojale jednostavne organske molekule poput aminokiselina, polipeptida, dušičnih baza i nukleotida. Ovi spojevi mogli bi se sintetizirati u atmosferi pod utjecajem električnih pražnjenja ili kozmičkih zraka, a zatim ući u oceane. Tamo bi se mogli kombinirati u veće strukture, poput proteina ili nukleinskih kiselina. S vremenom bi se na temelju prirodne selekcije mogli pojaviti prvi samoreproduktivni sustavi.
Takozvana hipoteza o glini sugerira da je život nastao na kopnu gdje su postojali aluminosilikatni minerali s kristalnom strukturom. Ovi minerali mogu poslužiti kao katalizatori i uzorci za stvaranje i organizaciju organskih molekula. Na površini gline mogli su nastati slojevi proteina i nukleinskih kiselina iz kojih su mogle nastati prve stanice okružene lipidnim membranama.
Druga teorija je hipoteza o takozvanim hidrotermalnim izvorima. Pretpostavlja se da je život nastao na dnu oceana u hidrotermalnim kraterima iz kojih izvire topla voda bogata mineralima i sumpornim spojevima. U takvom okruženju mogu nastati jednostavne organske molekule te toplinski i kemijski gradijenti koji potiču biokemijske reakcije. Prve stanice zaštićene od vanjskih uvjeta mogle su nastati u pukotinama stijena ili u mikroporama dimnjaka.
Postoji mnogo sličnih teorija i hipoteza, ali niti jedna nije uvjerljivo dokazana. Pitanje stvaranja života još uvijek je otvoreno. Ili smo možda preseljeni, na primjer, s Marsa ili Venere? Jesmo li mogli biti stvoreni od neke tamne materije ili energije?
Pročitajte također: O kvantnim računalima jednostavnim riječima
Što je tamna tvar i tamna energija?
Astronomska promatranja pokazuju da obična materija (atomi, čestice, planeti, zvijezde itd.) čini samo oko 5% mase i energije svemira. Ostatak je takozvana tamna tvar (oko 27%) i tamna energija (oko 68%). Tamna tvar je nevidljiva jer ne apsorbira niti reflektira elektromagnetsko zračenje, već ima gravitacijsku interakciju s drugim objektima, bez koje se galaksije ne bi mogle držati zajedno i raspale bi se pod utjecajem rotacije. Tamna energija je tajanstvena sila koja ubrzava širenje svemira i suprotstavlja se gravitaciji. Međutim, ne znamo točno što su tamna tvar i tamna energija, niti kako su nastale.
Znamo da tamna tvar postoji jer je količina obične materije, odnosno one koja se sastoji od atoma ili iona, u svemiru premala da bi proizvela gravitacijske interakcije koje promatramo. Zašto ovdje spominjem gravitaciju? Zato što je to manifestacija postojanja materije. Jednostavnije rečeno, materija ima masu koja može izvršiti određeni gravitacijski utjecaj na svoju okolinu. Ako uzmemo u obzir svaku galaksiju, zvijezdu, oblak prašine u međuzvjezdanom prostoru, odnosno svu običnu materiju koja nam je poznata u svemiru, uočit ćemo mnogo više gravitacijskih interakcija nego što ta količina materije može stvoriti. Dakle, mora postojati još nešto što objašnjava višak gravitacije.
Ako postoji posljedica, mora postojati i uzrok. Ovo je jedno od apsolutno temeljnih načela u znanosti i promatranju svijeta koji nas okružuje, koje pomaže u donošenju zaključaka, otkrića i jedan je od najboljih putokaza u potrazi za mogućim odgovorima na pitanja koja uzbudljiva znanost. Za postojanje tamne tvari znamo zahvaljujući teoriji koja opisuje kako tamna tvar utječe na brzinu rotacije zvijezda u ograncima Mliječne staze. Procjenjuje se da bi u našem dijelu Galaksije trebalo biti samo 0,4 do 1 kg tamne tvari, koja najvjerojatnije zauzima prostor usporediv s veličinom Zemlje.
Pretpostavka da tamna tvar postoji sada je dominantno objašnjenje za anomalije galaktičke rotacije koje opažamo i kretanje galaksija u klasterima. Odnosno, promatranja galaksija dokazuju postojanje tamne tvari.
Sada prijeđimo na tamnu energiju. Značajno se razlikuje od tamne tvari. Znamo da njegov utjecaj mora biti odbojan, što dovodi do ubrzanog širenja svemira. To se ubrzanje može izmjeriti promatranjem, jer se galaksije udaljavaju jedna od druge brzinom proporcionalnom njihovoj udaljenosti.
Dakle, opet imamo posljedicu, pa mora postojati i uzrok. Sva trenutna mjerenja potvrđuju da se svemir sve brže širi. Zajedno s drugim znanstvenim podacima, to je omogućilo potvrdu postojanja tamne energije i procjenu njezine količine u svemiru. Zbog ovog odbojnog svojstva, tamna energija se također može smatrati "antigravitacijom".
Koja je razlika između tamne materije i tamne energije? Unatoč sličnom nazivu, pogrešno je misliti da je tamna energija nešto što je povezano s drugim, poznatim vrstama energije, na isti način na koji je tamna tvar povezana s običnom materijom. Štoviše, tamna tvar i tamna energija imaju potpuno različite učinke na svemir.
Pročitajte također: Tko su biohakeri i zašto se dobrovoljno čipiraju?
Je li putovanje kroz vrijeme moguće?
Putovanje kroz vrijeme san je mnogih ljudi, pa gledamo mnoga književna djela i filmove na ovu temu. Ali je li to fizički moguće? Prema Einsteinovoj teoriji relativnosti, vrijeme nije konstantno i apsolutno, već ovisi o brzini promatrača i sili gravitacije. Što se brže krećemo, odnosno što je gravitacijsko polje jače, vrijeme nam sporije prolazi. To znači da je putovanje u budućnost moguće ako postignemo vrlo veliku brzinu ili se približimo vrlo masivnom objektu. Na primjer, astronautu u Zemljinoj orbiti vrijeme prolazi malo sporije nego osobi na površini planeta. Međutim, ta razlika je premala da bi bila uočljiva. Da bismo mogli putovati u budućnost, morali bismo putovati brzinama bliskim brzini svjetlosti ili biti blizu crne rupe. Međutim, obje ove opcije su izvan naših tehničkih mogućnosti.
Putovanje u prošlost još je kompliciranije i kontroverznije. Čini se nemogućim, jer je zabranjeno nekim fizikalnim zakonima. Neke teorije, međutim, dopuštaju postojanje takozvanih zatvorenih vremenskih krivulja, odnosno staza u prostor-vremenu, ciklusa u vremenu koji se vraćaju u istu točku. Takvi bi nam putovi mogli omogućiti putovanje u prošlost, ali zahtijevali bi vrlo neobične uvjete, poput crvotočine ili crne rupe koja se okreće.
Teoretski, crne rupe mogu rotirati, a taj se fenomen naziva "rotirajuća crna rupa" ili "Kerrova crna rupa". Godine 1963. američki fizičar Roy Kerr predložio je matematički model crne rupe koja rotira oko svoje osi.
Međutim, ne znamo postoje li takvi objekti i jesu li stabilni. Osim toga, putovanje kroz vrijeme stvara mnoge logičke paradokse i uzročno-posljedične proturječnosti, primjerice, paradoks djeda – što se događa ako putnik kroz vrijeme ubije svog djeda prije nego mu se otac rodi? Neki znanstvenici pokušavaju objasniti ove paradokse sugerirajući postojanje više svjetova ili samoobnavljanje prostor-vremena.
Pročitajte također: Teleportacija sa znanstvenog gledišta i njena budućnost
Postoje li paralelni svemiri?
Je li naš svemir jedinstven ili je dio veće strukture, takozvanog multisvemira? Postoje li drugi svemiri u kojima bi povijest i fizika mogle ispasti drugačije? Možemo li komunicirati s tim svjetovima ili ih posjetiti? To su pitanja koja se ne tiču samo znanstvenika, već i pisaca i snimatelja. Postoji nekoliko hipoteza o postojanju paralelnih svemira, poput teorije struna, teorije vječne inflacije i kvantno-mehaničke interpretacije multiverzuma. Međutim, nijedan od njih nije potvrđen ni promatranjem ni eksperimentima.
Jedna od hipoteza je teorija struna, koja pretpostavlja da osnovni fizički objekti nisu točkaste čestice, već jednodimenzionalne strune koje osciliraju u desetodimenzionalnom prostoru. Teorija struna dopušta postojanje hipotetskih brana (membrana), koje su višedimenzionalni objekti napravljeni od struna. Naš svemir može biti slična brana, obješena u višoj dimenziji. Također je moguće da postoje i druge brane odvojene od naše malom udaljenosti. Kad bi se dvije brane sudarile jedna s drugom, mogle bi izazvati Veliki prasak i stvoriti novi svemir.
Druga hipoteza je vječna inflacija, koja je gore spomenuta. Povezan je s kvantnim poljem vrlo visoke energije, koje se širi sve većom brzinom.
Zanimljiva je hipoteza kvantno-mehanička interpretacija multiverzuma, koja sugerira da svako kvantno mjerenje dovodi do grananja svemira na mnogo mogućih ishoda. Na primjer, ako mjerite položaj elektrona u atomu vodika, možete dobiti različite vrijednosti s određenom vjerojatnošću. Takva multiverzalna interpretacija sugerira da je svaka od ovih dimenzija realizirana u drugom svemiru i da se dupliciramo sa svakom dimenzijom. Na taj način nastaje beskonačan broj paralelnih svemira koji se međusobno razlikuju sitnim detaljima ili potpuno različitim pričama.
Pročitajte također: Rudarenje bitcoina ima više gubitaka nego dobitaka - zašto?
Što se događa unutar crnih rupa?
Crne rupe su kozmički objekti s tako velikom gustoćom i gravitacijskom silom da im ništa ne može pobjeći, čak ni svjetlost. Nastaju kao rezultat kolapsa jezgri umirućih zvijezda ili spajanja manjih crnih rupa. Oko svake crne rupe postoji granica nazvana horizont događaja, koja označava točku bez povratka za sve što joj se približi. Ali što se događa iza horizonta događaja? Što se nalazi unutar crne rupe? Na ova pitanja nemamo odgovore jer klasična fizika ne može opisati uvjete i procese unutar crne rupe. Međutim, moguće su različite hipoteze temeljene na kvantnim ili alternativnim teorijama.
Jedna takva pretpostavka je hipoteza singularnosti. Kaže da je sva materija i energija unutar crne rupe koncentrirana u jednoj točki nultog volumena i beskonačne gustoće i zakrivljenosti prostor-vrijeme. U takvom trenutku svi poznati zakoni fizike prestaju vrijediti, a mi ne znamo što se tu događa.
Hipoteza Planckove zvijezde predviđa da duboko unutar crne rupe materija nije sabijena u singularnost, već u stanje ekstremno visoke gustoće i temperature, u kojem djeluju zakoni kvantne gravitacije (kombinacija kvantne mehanike i opće relativnosti). U tom stanju, materija bi se mogla odbijati jedna od druge i formirati sferni objekt polumjera bliskog Planckovoj duljini - najmanjoj mogućoj duljini u fizici. Njegova je vrijednost nevjerojatno mala: 20 redova veličine manja od veličine atomske jezgre. Takav objekt može emitirati Hawkingovo zračenje (kvantne fluktuacije iznad horizonta događaja) i postupno gubiti masu i energiju dok ne eksplodira i oslobodi cijeli sadržaj crne rupe.
Druga ideja je takozvana gravastar hipoteza. Pretpostavlja se da postoji sloj egzotične materije s negativnim tlakom na granici horizonta događaja, koji sprječava kolaps unutrašnjosti crne rupe u singularnost. U tom bi slučaju unutrašnjost crne rupe bila prazan prostor konstantne gustoće i nulte temperature. Takva bi struktura bila stabilna i ne bi emitirala Hawkingovo zračenje.
Pročitajte također: Blockchains budućnosti: Budućnost industrije kriptovaluta jednostavnim riječima
Ima li svemir kraj?
Svemir je beskonačan i nema granica – ovo je najjednostavniji odgovor na ovo pitanje. Ali što to zapravo znači i kako možemo biti sigurni? Tri su moguća scenarija: svemir je neograničen, konačan i zatvoren (poput sfere ili torusa), svemir je konačan i otvoren (poput sedla) ili je svemir beskonačan i ravan. Također ne znamo što se događa izvan horizonta događaja, granice vidljivog svemira koja proizlazi iz konačne brzine svjetlosti.
Počnimo s onim što pouzdano znamo. Znamo da se svemir širi, što znači da se udaljenosti između galaksija neprestano povećavaju. Također znamo da je svemir star oko 13,8 milijardi godina i da je nastao u Velikom prasku, stanju ekstremne gustoće i temperature koje je dovelo do nastanka materije, energije, vremena i prostora.
Ali što se dogodilo prije Velikog praska? A što je iza horizonta događaja - granice vidljivog svemira, iza koje ne možemo vidjeti ništa zbog ograničene brzine svjetlosti? Postoji li kraj svemira ili barijera?
Znanstvenici smatraju da je to malo vjerojatno. Nema dokaza o takvom kraju ili barijeri. Umjesto toga, najprihvatljiviji model je onaj u kojem je svemir homogen i izotropan, što znači da je isti u svim smjerovima i na svim mjestima. Takav svemir nema rub ni središte i može biti beskonačno velik.
Naravno, to ne možemo izravno testirati jer ne možemo putovati brže od svjetlosti niti ići izvan vidljivog svemira. Ali možemo zaključiti o svojstvima cijelog svemira iz onoga što vidimo na dohvat ruke. I sva opažanja pokazuju da je svemir homogen u velikoj mjeri.
To ne znači da nema drugih opcija. Neke alternativne teorije sugeriraju da bi svemir mogao biti zakrivljen ili imati složen geometrijski oblik. Također može biti dio veće strukture ili imati više kopija ili odraza.
Također zanimljivo: Problemi geoinženjeringa: Europska unija zabranit će znanstvenicima da se "igraju Boga"
Postoji li način da se putuje brže od svjetlosti?
Gibanje brže od svjetlosti je hipotetska mogućnost da se materija ili informacija kreću brže od brzine svjetlosti u vakuumu, što je oko 300 000 km/s. Einsteinova teorija relativnosti predviđa da samo čestice s nultom masom mirovanja (kao što su fotoni) mogu putovati brzinom svjetlosti i da ništa ne može putovati brže. Iznesena je pretpostavka o mogućnosti postojanja čestica s brzinom većom od brzine svjetlosti (tahioni), ali bi njihovo postojanje narušilo načelo kauzaliteta i značilo bi pomak u vremenu. Znanstvenici još nisu došli do konsenzusa o ovom pitanju.
Međutim, sugerirano je da neka iskrivljena područja prostor-vremena mogu dopustiti materiji da dopre do udaljenih mjesta u kraćem vremenu od svjetlosti u normalnom ("neiskrivljenom") prostor-vremenu. Opća teorija relativnosti ne isključuje takve "prividne" ili "efektivne" regije prostor-vremena, ali njihova fizička vjerojatnost trenutno nije potvrđena. Primjeri su Alcubierreov pogon, Krasnikovljeve cijevi, crvotočine i kvantno tuneliranje.
Posljedice putovanja bržim od svjetlosti na našoj razini znanja o svemiru teško je predvidjeti jer zahtijevaju novu fiziku i eksperimente. Jedna od mogućih posljedica bila bi mogućnost putovanja kroz vrijeme i logični paradoksi vezani uz uzročnost. Druga posljedica može biti mogućnost proučavanja dalekih zvijezda i planeta tijekom života osobe. Na primjer, najbliža zvijezda izvan Sunčevog sustava, Proxima Centauri, udaljena je oko 4,25 svjetlosnih godina. Putovanje brzinom svjetlosti trajalo bi samo 4 godine i 3 mjeseca, a putovanje brže od svjetlosti trajalo bi još manje vremena.
Također zanimljivo: Prva fotografija s teleskopa James Webb je godina: Kako je promijenio naš pogled na svemir
Gdje nestaju planeti? Što im se događa?
Izgubljeni planeti su hipotetski objekti u Sunčevom sustavu, čije postojanje nije potvrđeno, ali je napravljeno na temelju znanstvenih promatranja. Danas postoje znanstvene pretpostavke o mogućnosti postojanja nepoznatih planeta koje bi mogle biti izvan naših trenutnih spoznaja.
Jedan takav hipotetski planet je Phaeton, odnosno Olbersov planet, koji je mogao postojati između orbita Marsa i Jupitera, a njegovo bi uništenje rezultiralo stvaranjem asteroidnog pojasa (uključujući i patuljasti planet Ceres). Ova hipoteza trenutno se smatra malo vjerojatnom jer je asteroidni pojas premale mase da bi nastao eksplozijom velikog planeta. Godine 2018. istraživači sa Sveučilišta Florida otkrili su da je asteroidni pojas nastao od fragmenata najmanje pet do šest objekata veličine planeta, a ne od jednog planeta.
Drugi hipotetski planet je Planet V, koji je, prema Johnu Chambersu i Jacku Lissou, nekoć postojao između Marsa i asteroidnog pojasa. Pretpostavka o postojanju takvog planeta nastala je na temelju računalnih simulacija. Planet V je možda odgovoran za veliko bombardiranje koje se dogodilo prije otprilike 4 milijarde godina, koje je stvorilo brojne udarne kratere na Mjesecu i drugim tijelima u Sunčevom sustavu.
Postoje i razne hipoteze o planetima izvan Neptuna, poput Planeta devet, Planeta X, Tychea i drugih, koje pokušavaju objasniti postojanje očitih anomalija u orbitama nekih udaljenih transneptunskih objekata. Međutim, niti jedan od ovih planeta nije izravno opažen, a njihovo postojanje je još uvijek diskutabilno. Iako znanstvenici još uvijek pokušavaju proučavati prostor između Marsa i Jupitera, iza Neptuna. Možda ćemo kasnije imati nove hipoteze i otkrića.
Za čovječanstvo je oduvijek bilo važno znati odgovore o kozmosu, o Zemlji i o samom sebi. Ali zasad je naše znanje ograničeno, iako znanstvenici ne stoje mirno, pokušavajući pronaći odgovore, utirući nove putove u svemir. Jer na svako pitanje ili zagonetku mora postojati odgovor. Tako je uređen čovjek, tako je uređen svemir.
Također zanimljivo:
Hvala vam!!!