В ясную звездную ночь, глядя на небо, мы восхищаемся его неземной красотой. Возможно, любопытство побуждает нас задать себе несколько вопросов. Откуда берется свет, который мы видим? Что это за небесные объекты? Насколько далеки от нас эти звезды? Насколько велика Вселенная? Было ли у нее начало или она существовала всегда?
Чтобы ответить на эти и другие вопросы, человечество на протяжении всей своей истории организовывало свои идеи в мистические верования, религии и науку. А что, если попробовать их объединить, подключая новейшие знания о мозге и нейронауках, любопытство и критическое мышление? В путь!
Что мы видим?
Благодаря телескопу Hubble даже на небольшом участке неба можно наблюдать тысячи расширяющихся галактик, и чем дальше они находятся, тем быстрее они удаляются. Тайны Вселенной в действии.
Существуют разные виды галактик:
- эллиптические;
- спиральные;
- линзовидные;
- неправильные;
но все они содержат миллионы звезд с планетами, на которых может скрываться жизнь.
Некоторые из этих галактик образовались вскоре после создания Вселенной. Другими словами, мы видим Вселенную в прошлом.
Возможно, наш интерес к Вселенной, звездам и планетам является ответом на желание вырваться из мира людей.
Астрономия является базовым культурным достоянием. Ее цель – понять, как устроена Вселенная, в которой мы живем, и каково наше место в ней. Это те же самые вопросы, которые когда-то могли привести к религиозным догматам, но которые теперь рассматриваются со строго рациональной точки зрения.
Для тех из нас, кто любит космос, интерес к Вселенной и звездам отвечает на вызов поиска ответов на вопросы, на которые никто не смог ответить, на которые, возможно, никто не ответит в нашей конечной жизни, хотя для нас по-настоящему важны вопросы, которые мы задаем себе, даже если мы никогда не узнаем ответов. В этом заключается истинное величие глубокой мысли [Tot Astronomia, 2015].
Вселенная и нейронауки
Осмысливая загадки Вселенной, каждый человек приходит к пониманию, что его знания и его эмоции по поводу неизведанных галактик – это совершенно разные области. При этом, как бы индивидуальны ни были такие переживания, в них есть общее «зерно».
Что-то в необъятности ночного неба, в космической тишине дает нам глубокое чувство связи с чем-то большим, чем мы сами. То же самое происходит, когда мы влюбляемся или слышим мелодию, которая находит отклик глубоко внутри нас. Эти переживания, хотя и кажутся повседневными, затрагивают нечто трансцендентное. Но почему мы так чувствуем? Это просто вопрос химии мозга или на самом деле есть что-то большее?
Мечта о чем-то большем
Согласно последним исследованиям в области нейробиологии, переживания, вызывающие чувство трансцендентности, такие как наблюдение за звездами, влюбленность или прослушивание музыки, активируют определенные области мозга.
Например, любовь задействует области мозга, связанные с удовольствием и вознаграждением, в частности, прилежащее ядро. В этом смысле влюбленность может показаться чисто химической реакцией, танцем гормонов и нейромедиаторов, таких как дофамин и окситоцин, которые создают у нас чувство эйфории и связи с другим человеком [Muy interesante, 2024].
С другой стороны, прослушивание музыки активирует лимбическую систему, которая управляет эмоциями, и префронтальную кору, которая регулирует познавательные способности. Музыка, особенно та, которая вызывает глубокие воспоминания или эмоции, кажется, имеет над нами почти мистическую власть, превращая процесс прослушивания в нечто граничащее с духовным.
Астрономия также оставила свой след в нейронауке. Исследования показывают, что наблюдение за звездами может активировать теменную кору – область мозга, которая обрабатывает восприятие пространства и времени [B.R. Baltaretu, 2020]. Эта активация может заставить нас почувствовать себя крошечными по сравнению с необъятностью Вселенной, но также, как это ни парадоксально, связанными с ней.
Однако сведение этих переживаний к простым химическим процессам не отражает в полной мере то чувство удивления, которое они вызывают. Вот тут-то наука и начинает достигать своих пределов. Хотя мы знаем, какие области мозга активизируются во время этих переживаний, мы пока не до конца понимаем, почему они заставляют нас чувствовать себя принадлежащими к чему-то большему, чем наше индивидуальное существование.
Некоторые нейробиологи предложили идею «возникающих», «эмерджентных» явлений» для объяснения подобных переживаний [D. Meshi, 2015].
Такое явление стартует, когда взаимодействие между более простыми частями приводит к результату, который не может быть объяснен этими частями по отдельности. Таким образом, хотя наши переживания любви, музыки и звезд основаны на нейронной активности, чувство трансцендентности, которое они вызывают, возникает из этих взаимодействий, но не может быть сведено к ним.
Здесь возникает решающий вопрос: можем ли мы свести весь наш опыт к химическим и физическим взаимодействиям? Материалистическая наука утверждает, что да, все во Вселенной, включая наши эмоции и мысли, можно объяснить с точки зрения атомов и молекул. Однако для многих это объяснение оказывается несостоятельным, когда речь заходит об опыте, который выводит нас за рамки чисто физического.
Духовность в современной науке
Есть вопрос? Есть ответ! Свой дал американский физик и писатель, профессор Массачусетского технологического института Алан Лайтман.
Он ввел в обиход термин «духовный материализм», чтобы попытаться примирить эти две реальности:
- Материальный мир, который можно объяснить с помощью науки.
- Мир сложных человеческих переживаний, таких как удивление, любовь и духовность.
По мнению Лайтмана, эти переживания не противоречат материализму, а являются проявлением сложности мозга и нервной системы.
С легкой руки «дедушки Лайтмана», которому уже 76 лет, идея о том, что мы можем постигать духовное, не отказываясь от научного мировоззрения, набирает силу на всей планете.
Вместо того чтобы рассматривать человеческие эмоции как непостижимые тайны, мы можем понять их как результат миллионов лет эволюции и адаптации. Сложные эмоции, такие как чувство принадлежности к Вселенной, могли возникнуть потому, что они помогали нашим предкам выживать, способствуя сотрудничеству и взаимной заботе.
Одним из самых интересных примеров связи науки и трансцендентности является музыка. На протяжении столетий музыка рассматривалась как нечто, связывающее людей с божественным. Хотя теперь мы знаем, что это результат взаимодействия звуковых волн с нашими ушами и мозгом, способность музыки вызывать сильные эмоции, по-видимому, не поддается простому объяснению.
Ученые обнаружили, что определенные ритмические и гармонические закономерности в музыке вызывают в мозге реакции, которые трудно предсказать, анализируя только музыкальные ноты [I. Daly, 2014].
Это говорит о том, что музыка, подобно звездам и любви, может быть еще одним способом, с помощью которого наш мозг генерирует те самые «эмерджентные явления», позволяя нам чувствовать связь с чем-то, чего мы не можем увидеть или потрогать, но знаем, что оно существует.
Влюбиться в неизвестность
Точно так же любовь нельзя объяснить исключительно выбросом гормонов. Хотя биология дала нам ценные подсказки о роли мозга в возникновении влюбленности, остается еще много необъяснимого. Почему некоторые люди чувствуют немедленную и глубокую связь с одними, в то время как отношения других людей никогда не достигают такого уровня близости? Это просто химия или есть что-то большее?
Наука учит нас, что любовь – это отчасти биологическое явление, но чувство удивления и трансцендентности, которое ее сопровождает, сложнее поддается количественной оценке. Это оставляет нас с чувством, что мы еще многого не понимаем в нашей человеческой природе и наших эмоциях.
Так почему же, глядя на звезды, влюбляясь или слушая музыку, мы чувствуем связь со Вселенной? Возможно потому, что эти переживания затрагивают что-то глубоко человеческое: желание найти смысл во вселенной, которая на первый взгляд кажется безразличной. Каузальность.
Наука научила нас, что мы состоим из тех же элементов, что и звезды, и что наши эмоции, хотя и сложные, возникают в результате физических процессов.
Однако это также напоминает нам, что не все можно свести к атомам и молекулам. Чувство трансцендентности, которое мы испытываем по отношению к Вселенной, может быть новым явлением, продуктом нашей эволюции, но это также является окном в нечто большее, чем мы сами [Muy interesante, 2024].
Тайны Вселенной при ближайшем рассмотрении
Как и в любви, раз уж мы серьезно занялись вопросом изучения объекта нашего интереса, необходимо остановиться на этом отдельно. Представляем самые интригующие аспекты Вселенной, которые могут вас поразить.
Темная материя
Темная материя – одна из самых захватывающих загадок Вселенной. Хотя мы не можем воспринимать ее нашими чувствами или обнаружить ее напрямую, воздействие темной материи неоспоримо. Присутствие этой загадочной субстанции очевидно по ее гравитационному влиянию на формирование галактик и скорость расширения Вселенной.
Подсчитано, что примерно 27% общей массы Вселенной состоит из темной материи. Эта невидимая субстанция, которая не взаимодействует со светом или другими формами электромагнитного излучения, остается неуловимой для ученых, что бросает вызов их усилиям по пониманию ее природы и поведения.
Несмотря на свое название, темная материя не связана с темнотой в прямом смысле. Это не тень, поглощающая свет, а космическая реальность, все еще окутанная завесой неопределенности. Были выдвинуты различные теории о ее составе: от еще не открытых субатомных частиц до внепространственных измерений, выходящих за рамки нашего нынешнего понимания.
Стремление приблизить к себе темную материю, поняв ее, привело к:
- экспериментам в подземных лабораториях;
- наблюдениям за столкновениями галактик;
- точным измерениям космического фонового излучения.
Однако, несмотря на научные достижения, тайна темной материи остается неразгаданной.
По мере того, как астрономы и физики продолжают исследовать и совершенствовать свои теоретические модели, становится ясно, что понимание темной материи имеет решающее значение для понимания структуры и окончательной судьбы Вселенной.
Поиски природы и свойств темной материи интригуют как ученых, так и мечтателей, подогревая человеческое любопытство к неизведанному и открывая новые перспективы для разгадки тайн космоса.
Таким образом, темная материя остается захватывающей космической загадкой, которая бросает вызов нашему пониманию и побуждает нас продолжать исследовать пределы наших знаний. Хотя явление остается нераскрытым, само его существование напоминает нам о бесконечной сложности и красоте Вселенной, в которой мы живем.
Темная энергия
Как и темная материя, темная энергия – это гипотетическое явление. Ученые предполагают, что данный вид энергии противодействует гравитации, отталкивая галактики и космические структуры и ускоряя их движение друг от друга.
В отличие от обычной материи темная энергия не взаимодействует со светом или другими электромагнитными силами, что затрудняет ее изучение и понимание. Ученые предложили несколько теорий, чтобы попытаться объяснить ее природу и последствия.
Одна из ведущих теорий утверждает, что темная энергия связана с космологической постоянной – свойством, которое Альберт Эйнштейн ввел в свою общую теорию относительности. Согласно этой теории, темная энергия будет иметь постоянную плотность во всем пространстве, создавая своего рода «антигравитацию», которая стимулирует космическое расширение.
Другая гипотеза предполагает, что темная энергия может быть вызвана новой, пока неизвестной фундаментальной частицей. Эта частица, в отличие от известных частиц, обладала бы свойствами, которые позволили бы ей отталкивать гравитацию и генерировать ускоренное расширение.
Несмотря на успехи в исследованиях, истинная природа темной энергии остается загадкой. Однако астрономы и физики продолжают использовать сложные телескопы и эксперименты, чтобы попытаться разгадать ее секреты и понять, как она влияла на эволюцию Вселенной на протяжении миллиардов лет.
Сверхмассивные черные дыры
Третий представитель «семейства не слишком светлых» неспроста получил свое название. Это настоящие гиганты в масштабах космоса.
Сверхмассивные черные дыры находятся в центре многих галактик, включая нашу – величественный Млечный Путь.
Масса дыры настолько огромна, что достигает миллионов или даже миллиардов масс самого Солнца. Эта ошеломляющая величина создает непреодолимую гравитационную силу, способную поглотить все, что окажется достаточно близко.
Существование сверхмассивных черных дыр поднимает интересный вопрос: как они образуются и развиваются? Ответ на этот вопрос нельзя дать с абсолютной уверенностью, поскольку для разгадки этой космической загадки все еще проводятся исследования.
Однако считается, что они образуются в результате гравитационного коллапса большого количества материи в относительно небольшом пространстве. По мере того, как эта материя падает к центру, она накапливается и образует сверхмассивную черную дыру в сердце галактики.
Помимо своего формирования, эти космические гиганты также оказывают решающее влияние на эволюцию галактик. Их мощные гравитационные поля могут влиять на движение и распределение звезд и газа в галактике-хозяине. Таким образом, они изменяют и формируют облик и поведение всей галактической системы.
Сверхновые и нуклеосинтез
Взрыв сверхновой – одно из самых катастрофических событий во Вселенной. Эти колоссальные взрывы происходят в конце жизни массивной звезды, когда ее ядерное топливо истощается. Во время взрыва звезда высвобождает впечатляющее количество энергии, эквивалентное тому, что выделяют миллиарды солнц.
Но сверхновые – это не просто впечатляющее зрелище; они также играют решающую роль в формировании и развитии Вселенной. Во время взрыва сверхновой в космос выбрасывается огромное количество химических элементов. Эти элементы рассеиваются по всему космосу и в конечном итоге включаются в состав новых звезд, планет и других небесных тел.
Удивительным явлением, связанным со сверхновыми, является нуклеосинтез – процесс, в ходе которого образуются элементы тяжелее железа. Во время взрыва экстремальные температуры и давления позволяют ядрам атомов сливаться, создавая такие элементы, как золото, уран, платина и многие другие.
Нуклеосинтез – явление, имеющее огромное значение для понимания химии и физики Вселенной. Без сверхновых и их взрывного производства элементов наша галактика и другие галактики не состояли бы из тех материалов, которые мы видим сегодня. Эти космические события действительно являются «жизнегенерирующими», предоставляя необходимые ингредиенты для формирования планет и появления жизни в том виде, в котором мы ее знаем.
Экзопланеты
Изучение экзопланет, миров, расположенных за пределами нашей Солнечной системы, привлекает интерес и воображение как ученых, так и любителей. Благодаря таким технологическим достижениям, как космический телескоп «Кеплер» и телескоп TRAPPIST-1, поиск пригодных для жизни экзопланет и возможность обнаружения жизни за пределами Земли стали захватывающей реальностью.
Ученые используют различные методы для обнаружения и изучения экзопланет:
- Транзитный метод. Это один из наиболее распространенных методов. Заключается в измерении небольшого уменьшения яркости звезды, когда перед ней проходит планета.
- Другой метод – измерение лучевой скорости, которое позволяет обнаружить небольшое колебание звезды, вызванное гравитационным притяжением вращающейся вокруг нее планеты.
Открытие пригодных для жизни экзопланет – тех, на которых могут быть подходящие условия для поддержания жизни в том виде, в каком мы ее знаем, – вызвало в научном сообществе чувство удивления и новых возможностей. Системы TRAPPIST-1 и Kepler-452b – два примера экзопланет, вызвавших значительный интерес из-за их потенциальной обитаемости.
Однако стоит подчеркнуть, что поиск внеземной жизни – сложная задача. Нужны передовые технологии для обнаружения признаков жизни или даже проведения дальнейших исследований.
По мере того, как технологии продолжают развиваться, а в космос запускаются все более мощные телескопы, поиск экзопланет и внеземной жизни обещает стать еще более захватывающим. Найдем ли мы наконец пригодный для жизни мир за пределами Земли и обнаружим ли мы доказательства существования жизни за пределами нашей родной планеты? Только время покажет, но каждое новое открытие приближает нас на один шаг к разгадке тайн космоса.
Гравитационные волны
Альберт Эйнштейн, один из самых влиятельных физиков в истории, предсказал существование гравитационных волн в своей общей теории относительности в 1915 году. Эти волны представляют собой возмущения кривизны пространства-времени, вызванные чрезвычайно мощными космическими событиями. Однако пройдет несколько десятилетий, прежде чем передовые технологии смогут напрямую обнаружить эти волны.
В сентябре 2015 года было сделано историческое заявление об успешном обнаружении гравитационных волн. За это достижение ответственна Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO). Обнаруженное событие представляло собой слияние двух черных дыр, расположенных на расстоянии более миллиарда световых лет от нас, в результате чего выделилась буквально невиданная ранее энергия.
Важность этого открытия заключается в том, что оно открывает новый способ исследования и понимания загадок Вселенной. Гравитационные волны позволяют нам получать информацию о космических объектах и явлениях, которая в противном случае была бы недоступна. Более того, это подтверждает и подкрепляет предсказание Эйнштейна, еще раз демонстрируя поразительную точность и обоснованность его теории.
С тех пор гравитационные волны обнаруживаются все чаще, и новые захватывающие наблюдения позволяют нам глубже заглянуть в космос.
Мультивселенная
Идея о том, что наша Вселенная – всего лишь одна из многих в мультивселенной, является интригующей и спорной теорией.
Некоторые ученые предполагают, что может существовать бесконечное множество параллельных реальностей, каждая из которых имеет свои собственные физические законы и условия [J. Vicente Díaz, 2023].
А пока мы живем на безальтернативной планете, необходимо учиться пользоваться тем, что существует в реальной жизни. И это не так просто, как может показаться с первого взгляда! Особо самоуверенным рекомендуем записаться на нашу онлайн-программу «Критическое мышление» и проверить свои собственные способности.
Великий Аттрактор
В центре известного нам космоса находится загадочная сила, настолько мощная, что она способна притягивать галактики, включая Млечный Путь. Ее имя – Великий Аттрактор. Первые признаки его существования были обнаружены в 1970-х годах. Позже астрономы пришли к выводу, что в тот момент галактики двигались именно в сторону космоса, и это продолжается и по сей день.
Великий Аттрактор – это продукт миллиардов лет космической эволюции.
Хотя Млечный Путь движется по этому пути с большой скоростью, возможно, что наша галактика и не достигнет определенной точки Великого Аттрактора, потому что через несколько миллиардов лет ускоряющаяся сила вышеупомянутой темной энергии уничтожит нашу Вселенную.
Великий Аттрактор открыли не специально, а скорее случайно. В середине 20 века ученым пришлось создать своего рода карту, чтобы систематизировать то, что они наблюдали во Вселенной. В частности, анализируя движение Солнечной системы, они смогли обнаружить, что наша галактика движется в том же направлении, что и другие.
Лишь в 1986 году с помощью более совершенных и современных приборов ученые смогли с большей уверенностью определить, что это «общее направление» действительно существует. Аналогичным образом была подтверждена скорость, с которой движется наша галактика.
Хотя ученые годами изучают Великий аттрактор, он остается одной из величайших научных загадок, несмотря на постоянный астрономический анализ.
Это происходит по нескольким причинам, но одна из них связана с тем, что Великий Аттрактор находится в «крайне неудобном положении» – на противоположной стороне Млечного Пути. Великий Аттрактор буквально загораживают собой звезды, планеты и туманности.
Проще говоря, Великий Аттрактор определяется как гравитационная аномалия. Необходимо учитывать, что это не черная дыра, поэтому его нельзя так называть.
Важность Великого Аттрактора заключается еще и в том, что он помогает экспертам анализировать, каким будет будущее Млечного Пути во Вселенной с учетом скорости и направления движения нашей галактики.
Хотя известно, что путь, по которому движется наша галактика, явно совпадает с этой гравитационной аномалией, ученые повторяют то, что уже было сказано ранее: существует большая вероятность того, что она не сможет достичь конечной точки назначения Великого Аттрактора. И это во многом связано с присутствием темной энергии, которая скорее отталкивает, чем притягивает [La Tercera, 2023].
Наши перспективы
Для раскрытия загадок Вселенной необходимы огромные наблюдательные способности, поскольку именно измерения в конечном итоге вынесут вердикт. Однако для понимания этих измерений необходим подходящий язык для их интерпретации, и здесь в игру вступает теоретическая физика.
Космос – уникальная и необычная лаборатория, которая определяет границы теорий в целом: от микрофизики (квантовая теория поля и элементарные частицы) до макрофизики (общая теория относительности). Благодаря им мы можем узнать самые сокровенные тайны Вселенной.
Точность измерений последних лет подтвердила, что изначально космос был очень маленьким, горячим, однородным и почти изотропным, а со временем он рос, охлаждался и образовывал сгустки материи (звезды, галактики и их скопления).
Однако эти же наблюдения привели нас к постулированию существования неуловимой темной материи и загадочной темной энергии. Несомненно, понимание этих веществ принесет нам огромные сюрпризы, о которых сегодня мы можем, в лучшем случае, только догадываться.
Как предупредил древнегреческий философ Анаксимен Милетский: «Знания увеличивают незнание».
Так пускай сила физических теорий в сочетании с будущими наблюдениями скажет последнее слово и откроет нам тайны Вселенной.
Пожелаем ученым успехов! А пока предлагаем вам пройти небольшой тест:
