Măreția și diversitatea lumii înconjurătoare pot uimi orice imaginație. Toate obiectele și obiectele care înconjoară oameni, alți oameni, diferite tipuri de plante și animale, particule care pot fi văzute doar cu un microscop, precum și grupuri de stele de neînțeles: toate sunt unite prin conceptul de „Univers”.

Teoriile despre originea Universului au fost dezvoltate de om de mult timp. În ciuda absenței chiar și a unui concept de bază de religie sau știință, în mințile iscoditoare ale oamenilor antici au apărut întrebări despre principiile ordinii mondiale și despre poziția omului în spațiul care îl înconjoară. Este dificil de numărat câte teorii despre originea Universului există astăzi; unele dintre ele sunt studiate de oameni de știință de renume mondial, altele sunt de-a dreptul fantastice.

Cosmologia și subiectul ei

Cosmologia modernă - știința structurii și dezvoltării Universului - consideră problema originii sale drept unul dintre cele mai interesante și încă insuficient studiate mistere. Natura proceselor care au contribuit la apariția stelelor, galaxiilor, sistemelor solare și planetelor, dezvoltarea lor, sursa apariției Universului, precum și dimensiunea și limitele acestuia: toate acestea sunt doar o scurtă listă a problemelor studiate. de oamenii de știință moderni.

Căutarea de răspunsuri la ghicitoarea fundamentală despre formarea lumii a condus la faptul că astăzi există diverse teorii despre originea, existența și dezvoltarea Universului. Excitarea specialiștilor care caută răspunsuri, construind și testând ipoteze este justificată, deoarece o teorie de încredere a nașterii Universului va dezvălui întregii omeniri probabilitatea existenței vieții în alte sisteme și planete.

Teoriile despre originea Universului au natura unor concepte științifice, ipoteze individuale, învățături religioase, idei și mituri filozofice. Toate sunt împărțite condiționat în două categorii principale:

1. Teorii conform cărora Universul a fost creat de un creator. Cu alte cuvinte, esența lor este că procesul de creare a Universului a fost o acțiune conștientă și spirituală, o manifestare a voinței.
2. Teorii despre originea Universului, construite pe baza unor factori științifici. Postulatele lor resping categoric atât existența unui creator, cât și posibilitatea creării conștiente a lumii. Asemenea ipoteze se bazează adesea pe ceea ce se numește principiul mediocrității. Ei sugerează posibilitatea vieții nu numai pe planeta noastră, ci și pe alții.

Creaționismul - teoria creării lumii de către Creator

După cum sugerează și numele, creaționismul (creația) este o teorie religioasă a originii universului. Această viziune asupra lumii se bazează pe conceptul de creare a universului, planetei și omului de către Dumnezeu sau Creator.

Ideea a dominat multă vreme, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, când procesul de acumulare a cunoștințelor în diverse domenii ale științei (biologie, astronomie, fizică) s-a accelerat, iar teoria evoluționistă s-a răspândit. Creaționismul a devenit o reacție particulară a creștinilor care au opinii conservatoare asupra descoperirilor care se fac. Ideea dominantă la acea vreme nu făcea decât să întărească contradicțiile care existau între teoriile religioase și alte teorii.

Care este diferența dintre teoriile științifice și cele religioase?

Principalele diferențe dintre teoriile diferitelor categorii rezidă în primul rând în termenii folosiți de adepții lor. Astfel, în ipotezele științifice, în locul unui creator, există natura, iar în loc de creație, există originea. Alături de aceasta, există probleme care sunt acoperite în moduri similare de diferite teorii sau chiar sunt complet duplicate.

Teoriile despre originea Universului, aparținând unor categorii opuse, își datează în mod diferit însăși apariția. De exemplu, conform celei mai frecvente ipoteze (teoria big bang-ului), Universul s-a format acum aproximativ 13 miliarde de ani.

În schimb, teoria religioasă a originii Universului oferă cifre complet diferite:

• Potrivit surselor creștine, vârsta Universului creat de Dumnezeu la momentul nașterii lui Isus Hristos era de 3483-6984 de ani.
• Hinduismul sugerează că lumea noastră are aproximativ 155 de trilioane de ani.

Kant și modelul său cosmologic

Până în secolul al XX-lea, majoritatea oamenilor de știință erau de părere că Universul este infinit. Ei au caracterizat timpul și spațiul cu această calitate. În plus, în opinia lor, Universul era static și omogen.

Ideea nemărginirii Universului în spațiu a fost propusă de Isaac Newton. Această presupunere a fost dezvoltată de cineva care a dezvoltat o teorie despre absența limitelor de timp. Luând mai departe ipotezele sale teoretice, Kant a extins infinitul Universului la numărul de produse biologice posibile. Acest postulat însemna că în condițiile unei lumi antice și vaste fără sfârșit și început, ar putea exista un număr nenumărat de opțiuni posibile, în urma cărora ar putea să apară efectiv apariția oricărei specii biologice.

Pe baza posibilei apariții a formelor de viață, teoria lui Darwin a fost dezvoltată ulterior. Observațiile cerului înstelat și rezultatele calculelor efectuate de astronomi au confirmat modelul cosmologic al lui Kant.

Reflecțiile lui Einstein

La începutul secolului al XX-lea, Albert Einstein și-a publicat propriul model al Universului. Conform teoriei sale a relativității, două procese opuse au loc simultan în Univers: expansiunea și contracția. Cu toate acestea, a fost de acord cu opinia majorității oamenilor de știință despre natura staționară a Universului, așa că a introdus conceptul de forță respingătoare cosmică. Efectul său este conceput pentru a echilibra atracția stelelor și a opri procesul de mișcare a tuturor corpurilor cerești pentru a menține natura statică a Universului.

Modelul Universului – conform lui Einstein – are o anumită dimensiune, dar nu există limite. Această combinație este fezabilă numai atunci când spațiul este curbat în același mod în care se întâmplă într-o sferă.

Caracteristicile spațiului unui astfel de model sunt:

• Tridimensionalitate.
• Închizându-te.
• Omogenitate (absența centrului și a marginii), în care galaxiile sunt distribuite uniform.

A. A. Friedman: Universul se extinde

Creatorul modelului revoluționar în expansiune al Universului, A. A. Friedman (URSS), și-a construit teoria pe baza ecuațiilor care caracterizează teoria generală a relativității. Adevărat, opinia general acceptată în lumea științifică din acea vreme era că lumea noastră era statică, așa că nu i s-a acordat atenția cuvenită lucrării sale.

Câțiva ani mai târziu, astronomul Edwin Hubble a făcut o descoperire care a confirmat ideile lui Friedman. S-a descoperit distanța dintre galaxii față de Calea Lactee din apropiere. În același timp, faptul că viteza mișcării lor rămâne proporțională cu distanța dintre ele și galaxia noastră a devenit de necontestat.

Această descoperire explică „împrăștierea” constantă a stelelor și galaxiilor între ele, ceea ce duce la concluzia despre expansiunea universului.

În cele din urmă, concluziile lui Friedman au fost recunoscute de Einstein, care a menționat ulterior meritele omului de știință sovietic ca fondator al ipotezei despre expansiunea Universului.

Nu se poate spune că există contradicții între această teorie și teoria generală a relativității, dar în timpul expansiunii Universului trebuie să fi existat un impuls inițial care a provocat retragerea stelelor. Prin analogie cu o explozie, ideea a fost numită „Big Bang”.

Stephen Hawking și principiul antropic

Rezultatul calculelor și descoperirilor lui Stephen Hawking a fost teoria antropocentrică a originii Universului. Creatorul său susține că existența unei planete atât de bine pregătite pentru viața umană nu poate fi întâmplătoare.

Teoria lui Stephen Hawking despre originea Universului prevede, de asemenea, evaporarea treptată a găurilor negre, pierderea lor de energie și emisia de radiații Hawking.

În urma căutării dovezilor, au fost identificate și testate peste 40 de caracteristici, a căror respectare este necesară pentru dezvoltarea civilizației. Astrofizicianul american Hugh Ross a evaluat probabilitatea unei astfel de coincidențe neintenționate. Rezultatul a fost numărul 10 -53.

Universul nostru conține un trilion de galaxii, fiecare cu 100 de miliarde de stele. Conform calculelor făcute de oamenii de știință, numărul total de planete ar trebui să fie de 10 20. Această cifră este cu 33 de ordine de mărime mai mică decât a fost calculată anterior. În consecință, nicio planetă din toate galaxiile nu poate combina condiții care ar fi potrivite pentru apariția spontană a vieții.

Teoria Big Bang: Originea universului dintr-o particulă minusculă

Oamenii de știință care susțin teoria Big Bang împărtășesc ipoteza că universul este o consecință a unei explozii mari. Principalul postulat al teoriei este afirmația că înainte de acest eveniment, toate elementele Universului actual erau conținute într-o particulă care avea dimensiuni microscopice. Fiind în interiorul acestuia, elementele erau caracterizate de o stare singulară în care nu puteau fi măsurați indicatori precum temperatura, densitatea și presiunea. Sunt nesfârșite. Materia și energia în această stare nu sunt afectate de legile fizicii.

Ceea ce s-a întâmplat în urmă cu 15 miliarde de ani se numește instabilitate care a apărut în interiorul particulei. Elementele minuscule împrăștiate au pus bazele lumii pe care o cunoaștem astăzi.

La început, Universul era o nebuloasă formată din particule minuscule (mai mici decât un atom). Apoi, combinându-se, au format atomi care au servit drept bază pentru galaxiile stelare. Răspunsul la întrebări despre ceea ce s-a întâmplat înainte de explozie, precum și despre ce a provocat-o, sunt cele mai importante sarcini ale acestei teorii a originii Universului.

Tabelul descrie schematic etapele de formare a universului după Big Bang.

După cum reiese din datele de mai sus, Universul continuă să se extindă și să se răcească.

Creșterea constantă a distanței dintre galaxii este postulatul principal: ceea ce face ca teoria Big Bang-ului să fie diferită. Apariția Universului în acest fel poate fi confirmată de dovezile găsite. Există și motive pentru a o respinge.

Probleme de teorie

Având în vedere că teoria Big Bang nu a fost dovedită în practică, nu este surprinzător că există câteva întrebări la care nu poate răspunde:

1. Singularitate. Acest cuvânt denotă starea Universului, comprimată într-un punct. Problema teoriei big bang-ului este imposibilitatea descrierii proceselor care au loc în materie și spațiu într-o astfel de stare. Legea generală a relativității nu se aplică aici, deci este imposibil să se creeze o descriere matematică și ecuații pentru modelare.
   Imposibilitatea fundamentală de a obține un răspuns la întrebarea despre starea inițială a Universului discreditează teoria încă de la început. Expozițiile sale de popularizare preferă să tacă sau să menționeze doar în trecere această complexitate. Cu toate acestea, pentru oamenii de știință care lucrează pentru a oferi o bază matematică pentru teoria Big Bang, această dificultate este recunoscută ca un obstacol major.
2. Astronomie. În acest domeniu, teoria big bang-ului se confruntă cu faptul că nu poate descrie procesul de origine a galaxiilor. Pe baza versiunilor actuale ale teoriilor, este posibil să se prezică modul în care apare un nor omogen de gaz. Mai mult, densitatea sa ar trebui să fie de aproximativ un atom pe metru cub. Pentru a obține ceva mai mult, nu puteți face fără ajustarea stării inițiale a Universului. Lipsa informațiilor și a experienței practice în acest domeniu devin obstacole serioase în calea modelării ulterioare.

Există, de asemenea, o discrepanță între masa calculată a galaxiei noastre și datele obținute prin studierea vitezei de atracție a acesteia către. Aparent, greutatea galaxiei noastre este de zece ori mai mare decât se credea anterior.

Cosmologie și fizică cuantică

Astăzi nu există teorii cosmologice care să nu se bazeze pe mecanica cuantică. La urma urmei, se ocupă de descrierea comportamentului atomic și Diferența dintre fizica cuantică și clasică (explicată de Newton) este că al doilea observă și descrie obiecte materiale, iar primul presupune o descriere exclusiv matematică a observației și măsurării în sine. . Pentru fizica cuantică, valorile materiale nu fac obiectul cercetării; aici observatorul însuși face parte din situația studiată.

Pe baza acestor caracteristici, mecanica cuantică are dificultăți în a descrie Universul, deoarece observatorul face parte din Univers. Cu toate acestea, vorbind despre apariția universului, este imposibil să ne imaginăm observatori din afară. Încercările de a dezvolta un model fără participarea unui observator exterior au fost încununate cu teoria cuantică a originii Universului de către J. Wheeler.

Esența sa este că în fiecare moment Universul este scindat și se formează un număr infinit de copii. Ca rezultat, fiecare dintre Universurile paralele poate fi observat, iar observatorii pot vedea toate alternativele cuantice. Mai mult, lumile originale și noi sunt reale.

Modelul inflației

Principala sarcină pe care teoria inflației este concepută să o rezolve este căutarea răspunsurilor la întrebările lăsate fără răspuns de teoria big-bang-ului și teoria expansiunii. Și anume:

1. Din ce motiv se extinde Universul?
2. Ce este un big bang?

În acest scop, teoria inflaționistă a originii Universului presupune extrapolarea expansiunii la momentul zero, limitând întreaga masă a Universului la un moment dat și formând o singularitate cosmologică, care este adesea numită big bang.

Irelevanța teoriei generale a relativității, care nu poate fi aplicată în acest moment, devine evidentă. Ca urmare, numai metode teoretice, calcule și deducții pot fi aplicate pentru a dezvolta o teorie mai generală (sau „nouă fizică”) și a rezolva problema singularității cosmologice.

Noi teorii alternative

În ciuda succesului modelului de inflație cosmică, există oameni de știință care i se opun, numind-o insuportabil. Argumentul lor principal este critica soluțiilor propuse de teorie. Oponenții susțin că soluțiile obținute lasă unele detalii lipsă, adică în loc să rezolve problema valorilor inițiale, teoria doar le drapează cu pricepere.

O alternativă sunt mai multe teorii exotice, a căror idee se bazează pe formarea valorilor inițiale înainte de big bang. Noile teorii despre originea Universului pot fi descrise pe scurt după cum urmează:

• Teoria corzilor. Adepții săi propun, pe lângă cele patru dimensiuni obișnuite ale spațiului și timpului, să introducă dimensiuni suplimentare. Ele ar putea juca un rol în stadiile incipiente ale Universului, iar în acest moment se află într-o stare compactată. Răspunzând la întrebarea despre motivul compactării lor, oamenii de știință oferă un răspuns care spune că proprietatea superstringurilor este dualitatea T. Prin urmare, șirurile sunt „înfășurate” în dimensiuni suplimentare, iar dimensiunea lor este limitată.
• Teoria Brane. Se mai numește și teoria M. În conformitate cu postulatele sale, la începutul procesului de formare a Universului, există un spațiu-timp cu cinci dimensiuni, rece, static. Patru dintre ele (spațiale) au restricții, sau pereți - trei brațe. Spațiul nostru acționează ca unul dintre pereți, iar al doilea este ascuns. A treia brană tridimensională este situată în spațiul cu patru dimensiuni și este delimitată de două brane limită. Teoria prevede o a treia brană care se ciocnește de a noastră și eliberează cantități mari de energie. Aceste condiții devin favorabile pentru apariția unui big bang.

1. Teoriile ciclice neagă unicitatea Big Bang-ului, susținând că universul se mută dintr-o stare în alta. Problema cu astfel de teorii este creșterea entropiei, conform celei de-a doua legi a termodinamicii. În consecință, durata ciclurilor anterioare a fost mai scurtă, iar temperatura substanței a fost semnificativ mai mare decât în ​​timpul exploziei mari. Probabilitatea ca acest lucru să se întâmple este extrem de scăzută.

Indiferent câte teorii ar exista despre originea universului, doar două au trecut testul timpului și au depășit problema entropiei tot mai mari. Au fost dezvoltate de oamenii de știință Steinhardt-Turok și Baum-Frampton.

Aceste teorii relativ noi ale originii Universului au fost prezentate în anii '80 ai secolului trecut. Au mulți adepți care dezvoltă modele pe baza acestuia, caută dovezi de fiabilitate și lucrează pentru a elimina contradicțiile.

Teoria corzilor

Una dintre cele mai populare dintre teoriile originii Universului - Înainte de a trece la o descriere a ideii sale, este necesar să înțelegem conceptele unuia dintre cei mai apropiați concurenți ai săi, modelul standard. Se presupune că materia și interacțiunile pot fi descrise ca un anumit set de particule, împărțite în mai multe grupuri:

• Quarci.
• Leptoni.
• bozoni.

Aceste particule sunt, de fapt, blocurile de construcție ale universului, deoarece sunt atât de mici încât nu pot fi împărțite în componente.

O caracteristică distinctivă a teoriei corzilor este afirmația că astfel de cărămizi nu sunt particule, ci șiruri ultramicroscopice care vibrează. În același timp, oscilând la frecvențe diferite, șirurile devin analogi ale diferitelor particule descrise în modelul standard.

Pentru a înțelege teoria, ar trebui să realizați că șirurile nu sunt orice materie, sunt energie. Prin urmare, teoria corzilor concluzionează că toate elementele universului sunt făcute din energie.

O analogie bună ar fi focul. Privind-o, se face impresia materialității sale, dar nu poate fi atins.

Cosmologie pentru școlari

Teoriile despre originea Universului sunt studiate pe scurt în școli în timpul lecțiilor de astronomie. Studenților li se descriu teoriile de bază despre cum s-a format lumea noastră, ce se întâmplă cu ea acum și cum se va dezvolta în viitor.

Scopul lecțiilor este de a familiariza copiii cu natura formării particulelor elementare, elementelor chimice și corpurilor cerești. Teoriile despre originea Universului pentru copii sunt reduse la o prezentare a teoriei Big Bang. Profesorii folosesc material vizual: diapozitive, tabele, postere, ilustrații. Sarcina lor principală este de a trezi interesul copiilor pentru lumea care îi înconjoară.

12. Ce a provocat Big Bang-ul?

Paradoxul apariției

Nici una dintre prelegerile despre cosmologie pe care le-am citit vreodată nu a fost completă fără întrebarea ce a cauzat Big Bang-ul? Până acum câțiva ani nu știam răspunsul adevărat; astăzi, cred, el este celebru.

În esență, această întrebare conține două întrebări într-o formă acoperită. În primul rând, am dori să știm de ce dezvoltarea Universului a început cu o explozie și ce a provocat această explozie în primul rând. Dar în spatele problemei pur fizice se află o altă problemă, mai profundă, de natură filozofică. Dacă Big Bang-ul marchează începutul existenței fizice a Universului, inclusiv apariția spațiului și a timpului, atunci în ce sens putem vorbi despre ce a cauzat explozia asta?

Din punctul de vedere al fizicii, apariția bruscă a Universului ca urmare a unei explozii gigantice pare într-o oarecare măsură paradoxală. Dintre cele patru interacțiuni care guvernează lumea, numai gravitația se manifestă la scară cosmică și, după cum arată experiența noastră, gravitația are natura atracției. Cu toate acestea, explozia care a marcat nașterea Universului a necesitat aparent o forță respingătoare de o magnitudine incredibilă, care ar putea sfâșie cosmosul și să-i provoace expansiunea, care continuă și astăzi.

Acest lucru pare ciudat, pentru că dacă forțele gravitaționale domină în Univers, atunci acesta nu ar trebui să se extindă, ci să se contracte. Într-adevăr, forțele gravitaționale de atracție fac obiectele fizice să se micșoreze mai degrabă decât să explodeze. De exemplu, o stea foarte densă își pierde capacitatea de a rezista propriei greutăți și se prăbușește, formând o stea neutronică sau o gaură neagră. Gradul de compresie a materiei în Universul foarte timpuriu a fost semnificativ mai mare decât cel al celei mai dense stele; Prin urmare, se pune adesea întrebarea de ce cosmosul primordial nu s-a prăbușit într-o gaură neagră încă de la început.

Răspunsul obișnuit la aceasta este că explozia primară ar trebui pur și simplu considerată condiția inițială. Acest răspuns este în mod clar nesatisfăcător și provoacă confuzie. Desigur, sub influența gravitației, rata de expansiune cosmică a scăzut continuu încă de la început, dar în momentul nașterii sale Universul se extindea infinit de repede. Explozia nu a fost cauzată de nicio forță - dezvoltarea Universului a început pur și simplu cu expansiune. Dacă explozia ar fi fost mai puțin puternică, gravitația ar fi împiedicat foarte curând răspândirea materiei. Ca urmare, expansiunea ar lăsa loc compresiei, care ar deveni catastrofală și ar transforma Universul în ceva asemănător cu o gaură neagră. Dar, în realitate, explozia s-a dovedit a fi destul de „mare”, ceea ce a făcut posibil ca Universul, depășind propria gravitație, fie să continue să se extindă pentru totdeauna datorită forței exploziei primare, fie cel puțin să existe pentru multe miliarde de ani înainte de a fi comprimat și de a dispărea în uitare.

Problema cu această imagine tradițională este că nu explică în niciun fel Big Bang-ul. Proprietatea fundamentală a Universului este din nou pur și simplu interpretată ca condiția inițială acceptată ad-hoc(pentru acest caz); În esență, spune doar că Big Bang-ul a avut loc. Încă rămâne neclar de ce forța exploziei a fost exact așa cum a fost și nu alta. De ce nu a fost explozia și mai puternică, astfel încât Universul se extinde mult mai repede acum? De asemenea, s-ar putea întreba de ce Universul nu se extinde în prezent mult mai lent sau nu se contractă deloc. Desigur, dacă explozia nu ar fi suficient de puternică, Universul s-ar prăbuși în curând și nu ar fi nimeni care să pună astfel de întrebări. Cu toate acestea, este puțin probabil ca un astfel de raționament să poată fi luat ca o explicație.

La o analiză mai atentă, se dovedește că paradoxul originii Universului este de fapt chiar mai complex decât cel descris mai sus. Măsurătorile atente arată că rata de expansiune a Universului este foarte apropiată de valoarea critică la care Universul este capabil să-și depășească propria gravitație și să se extindă pentru totdeauna. Dacă această viteză ar fi fost puțin mai mică, s-ar fi produs prăbușirea Universului, iar dacă ar fi fost puțin mai mult, materia cosmică s-ar fi disipat complet cu mult timp în urmă. Va fi interesant să aflăm cât de exact se încadrează rata de expansiune a Universului în acest interval acceptabil foarte îngust dintre două posibile catastrofe. Dacă în momentul de timp corespunzător lui 1 s, când modelul de expansiune era deja clar definit, rata de expansiune ar diferi de valoarea sa reală cu mai mult de 10^-18, aceasta ar fi suficientă pentru a perturba complet echilibrul delicat. Astfel, forța exploziei Universului corespunde cu o acuratețe aproape incredibilă interacțiunii sale gravitaționale. Prin urmare, Big Bang-ul nu este doar o explozie îndepărtată - a fost o explozie a unei forțe foarte specifice. În versiunea tradițională a teoriei Big Bang, trebuie să acceptăm nu numai faptul exploziei în sine, ci și faptul că explozia a avut loc într-un mod extrem de capricios. Cu alte cuvinte, condițiile inițiale se dovedesc a fi extrem de specifice.

Rata de expansiune a Universului este doar unul dintre câteva mistere cosmice evidente. Celălalt este legat de imaginea expansiunii Universului în spațiu. Conform observaţiilor moderne. Universul la scară mare este extrem de omogen în ceea ce privește distribuția materiei și a energiei. Structura globală a spațiului este aproape aceeași atât atunci când este observată de pe Pământ, cât și dintr-o galaxie îndepărtată. Galaxiile sunt împrăștiate în spațiu cu aceeași densitate medie, iar din fiecare punct Universul arată la fel în toate direcțiile. Radiația termică primară care umple Universul cade pe Pământ, având aceeași temperatură în toate direcțiile cu o precizie de nu mai puțin de 10-4. În drumul său către noi, această radiație călătorește prin spațiu timp de miliarde de ani lumină și poartă amprenta oricărei abateri de la omogenitatea pe care o întâlnește.

Omogenitatea pe scară largă a Universului este menținută pe măsură ce Universul se extinde. Rezultă că expansiunea are loc uniform și izotrop cu un grad foarte mare de precizie. Aceasta înseamnă că rata de expansiune a Universului nu este doar aceeași în toate direcțiile, ci și constantă în diferite regiuni. Dacă Universul s-ar extinde mai repede într-o direcție decât în ​​altele, aceasta ar duce la o scădere a temperaturii radiației termice de fond în acea direcție și ar schimba modelul de mișcare a galaxiei vizibil de pe Pământ. Astfel, evoluția Universului nu a început doar cu o explozie a unei forțe strict definite - explozia a fost în mod clar „organizată”, adică. a avut loc simultan, cu exact aceeași forță în toate punctele și în toate direcțiile.

Este extrem de puțin probabil ca o astfel de erupție simultană și coordonată să poată avea loc pur spontan, iar această îndoială este întărită în cadrul teoriei tradiționale Big Bang de faptul că diferitele regiuni ale cosmosului primordial nu sunt legate cauzal între ele. Cert este că, conform teoriei relativității, niciun efect fizic nu se poate propaga mai repede decât lumina. În consecință, diferite regiuni ale spațiului pot deveni cauzal conectate unele cu altele numai după ce a trecut o anumită perioadă de timp. De exemplu, la 1 s după explozie, lumina poate parcurge o distanță de cel mult o secundă lumină, ceea ce corespunde la 300 de mii de km. Regiunile Universului separate de o distanță mare încă nu se vor influența reciproc după 1 s. Dar în acest moment, regiunea Universului pe care am observat-o ocupa deja un spațiu de cel puțin 10^14 km în diametru. În consecință, Universul a constat din aproximativ 10^27 de regiuni care nu au legătură între ele cauzal, fiecare dintre acestea, totuși, extinsă exact în aceeași rată. Chiar și astăzi, observând radiațiile cosmice termice care provin din părți opuse ale cerului înstelat, înregistrăm exact aceleași „amprente” ale unor regiuni ale Universului separate de distanțe enorme: aceste distanțe se dovedesc a fi de peste 90 de ori mai mari decât distanța pe care lumina putea călători din momentul în care radiația termică a fost emisă .

Cum să explic o coerență atât de remarcabilă a diferitelor zone ale spațiului care, evident, nu au fost niciodată conectate între ele? Cum a apărut un asemenea comportament similar? Răspunsul tradițional se referă din nou la condiții inițiale speciale. Omogenitatea excepțională a proprietăților exploziei primare este considerată pur și simplu ca un fapt: așa a apărut Universul.

Omogenitatea pe scară largă a Universului pare și mai misterioasă dacă ne gândim că la scară mică Universul nu este deloc omogen. Existența galaxiilor individuale și a grupurilor de galaxii indică o abatere de la omogenitatea strictă, iar această abatere este, de asemenea, peste tot aceeași ca scară și magnitudine. Deoarece gravitația tinde să mărească orice acumulare inițială de materie, gradul de eterogenitate necesar pentru formarea galaxiilor a fost mult mai mic în timpul Big Bang-ului decât este acum. Cu toate acestea, trebuie să fi existat încă o ușoară neomogenitate în faza inițială a Big Bang-ului, altfel galaxiile nu s-ar fi format niciodată. În vechea teorie Big Bang, aceste discontinuități timpurii au fost atribuite și „condițiilor inițiale”. Astfel, a trebuit să credem că dezvoltarea Universului a început nu dintr-o stare complet ideală, ci dintr-o stare extrem de neobișnuită.

Tot ceea ce s-a spus poate fi rezumat după cum urmează: dacă singura forță din Univers este atracția gravitațională, atunci Big Bang-ul ar trebui interpretat ca „trimis de la Dumnezeu”, adică. fără o cauză, cu condiții inițiale date. De asemenea, se caracterizează printr-o consistență remarcabilă; pentru a ajunge la structura actuală, Universul trebuie să fi evoluat corespunzător încă de la început. Acesta este paradoxul originii Universului.

Caută antigravitație

Paradoxul originii Universului a fost rezolvat abia în ultimii ani; cu toate acestea, ideea de bază a soluției poate fi urmărită din istoria îndepărtată, într-o perioadă în care nici teoria expansiunii Universului, nici teoria Big Bang nu existau. Newton a înțeles și cât de dificilă este problema stabilității Universului. Cum își mențin stelele poziția în spațiu fără sprijin? Natura universală a atracției gravitaționale ar fi trebuit să ducă la unirea stelelor în grupuri apropiate unele de altele.

Pentru a evita această absurditate, Newton a recurs la un raționament foarte curios. Dacă Universul s-ar prăbuși sub propria sa gravitație, fiecare stea ar „cădea” spre centrul grupului de stele. Să presupunem, totuși, că Universul este infinit și stelele sunt distribuite, în medie, uniform pe spațiul infinit. În acest caz, nu ar exista deloc un centru comun, spre care ar putea cădea toate stelele - la urma urmei, într-un Univers infinit, toate regiunile sunt identice. Orice stea ar experimenta influența atracției gravitaționale a tuturor vecinilor săi, dar datorită medierii acestor influențe în diferite direcții, nu ar exista nicio forță rezultată care să tindă să miște o stea dată într-o anumită poziție în raport cu întregul set de stele. .

Când Einstein a creat o nouă teorie a gravitației la 200 de ani după Newton, a fost, de asemenea, nedumerit de problema modului în care Universul a evitat colapsul. Prima sa lucrare despre cosmologie a fost publicată înainte ca Hubble să descopere expansiunea Universului; prin urmare, Einstein, la fel ca Newton, a presupus că Universul era static. Cu toate acestea, Einstein a încercat să rezolve problema stabilității Universului într-un mod mult mai direct. El credea că, pentru a preveni prăbușirea Universului sub influența propriei gravitații, trebuie să existe o altă forță cosmică care ar putea rezista gravitației. Această forță trebuie să fie mai degrabă o forță de respingere decât una atractivă pentru a compensa atracția gravitațională. În acest sens, o astfel de forță ar putea fi numită „antigravitațională”, deși ar fi mai corect să vorbim despre forța de repulsie cosmică. În acest caz, Einstein nu a inventat doar în mod arbitrar această forță. El a arătat că este posibil să se introducă un termen suplimentar în ecuațiile sale ale câmpului gravitațional, ceea ce duce la apariția unei forțe cu proprietățile dorite.

În ciuda faptului că ideea unei forțe respingătoare care se opune forței gravitației este în sine destul de simplă și naturală, în realitate proprietățile unei astfel de forțe se dovedesc a fi complet neobișnuite. Desigur, nicio astfel de forță nu a fost observată pe Pământ și nici un indiciu al acesteia nu a fost descoperit de-a lungul mai multor secole de astronomie planetară. Evident, dacă forța de repulsie cosmică există, atunci ea nu ar trebui să aibă niciun efect vizibil la distanțe mici, dar amploarea sa crește semnificativ la scară astronomică. Acest comportament contrazice toată experiența anterioară în studierea naturii forțelor: ele sunt de obicei intense la distanțe scurte și slăbesc odată cu creșterea distanței. Astfel, interacțiunile electromagnetice și gravitaționale scad continuu conform legii inversului pătratului. Cu toate acestea, în teoria lui Einstein a apărut în mod natural o forță cu asemenea proprietăți destul de neobișnuite.

Nu ar trebui să ne gândim la forța de repulsie cosmică introdusă de Einstein ca la a cincea interacțiune din natură. Este doar o manifestare bizară a gravitației însăși. Nu este greu de demonstrat că efectele respingerii cosmice pot fi atribuite gravitației obișnuite dacă se alege ca sursă a câmpului gravitațional un mediu cu proprietăți neobișnuite. Un mediu material obișnuit (de exemplu, un gaz) exercită presiune, în timp ce mediul ipotetic discutat aici ar trebui să aibă negativ presiune sau tensiune. Pentru a ne imagina mai clar despre ce vorbim, să ne imaginăm că am reușit să umplem un vas cu o astfel de substanță cosmică. Apoi, spre deosebire de gazul obișnuit, mediul spațial ipotetic nu va pune presiune pe pereții vasului, ci va tinde să-i tragă în interiorul vasului.

Astfel, putem considera respingerea cosmică ca un fel de complement al gravitației, sau ca un fenomen datorat gravitației obișnuite inerent unui mediu gazos invizibil care umple tot spațiul și are o presiune negativă. Nu există nicio contradicție în faptul că, pe de o parte, presiunea negativă pare să suge în interiorul peretelui vasului și, pe de altă parte, acest mediu ipotetic respinge galaxiile, mai degrabă decât să le atrage. La urma urmei, repulsia este cauzată de gravitația mediului, și nu de orice acțiune mecanică. În orice caz, forțele mecanice sunt create nu de presiunea în sine, ci de diferența de presiune, dar se presupune că mediul ipotetic umple tot spațiul. Nu poate fi limitat la pereții vasului, iar un observator din acest mediu nu l-ar percepe deloc ca pe o substanță tangibilă. Spațiul ar părea și se va simți complet gol.

În ciuda unor astfel de trăsături uimitoare ale mediului ipotetic, Einstein a declarat la un moment dat că a construit un model satisfăcător al Universului, în care se menține un echilibru între atracția gravitațională și repulsia cosmică pe care a descoperit-o. Folosind calcule simple, Einstein a estimat magnitudinea forței de repulsie cosmică necesară pentru a echilibra gravitația în Univers. El a putut confirma că repulsia trebuie să fie atât de mică în Sistemul Solar (și chiar pe scara galaxiei) încât nu poate fi detectată experimental. Pentru o vreme, părea că vechiul mister fusese rezolvat cu brio.

Cu toate acestea, atunci situația s-a schimbat în rău. În primul rând, a apărut problema stabilității echilibrului. Ideea de bază a lui Einstein se baza pe un echilibru strict de forțe atractive și respingătoare. Dar, ca în multe cazuri de echilibru strict, au apărut și detalii subtile. Dacă, de exemplu, universul static al lui Einstein s-ar extinde puțin, atunci atracția gravitațională (slăbită odată cu distanța) ar scădea ușor, în timp ce forța de repulsie cosmică (crește cu distanța) ar crește ușor. Acest lucru ar duce la un dezechilibru în favoarea forțelor de respingere, care ar provoca o expansiune nelimitată în continuare a Universului sub influența repulsiunii atotcuceritoare. Dacă, dimpotrivă, universul static al lui Einstein s-ar micșora ușor, forța gravitațională ar crește, iar forța de repulsie cosmică ar scădea, ceea ce ar duce la un dezechilibru în favoarea forțelor de atracție și, în consecință, la un compresie mai rapidă și, în cele din urmă, la prăbușirea pe care Einstein credea că l-a evitat. Astfel, la cea mai mică abatere, echilibrul strict ar fi perturbat, iar o catastrofă cosmică ar fi inevitabilă.

Mai târziu, în 1927, Hubble a descoperit fenomenul recesiunii galaxiilor (adică expansiunea Universului), ceea ce a făcut ca problema echilibrului să nu aibă sens. A devenit clar că Universul nu este în pericol de comprimare și prăbușire, deoarece acesta se extinde. Dacă Einstein nu ar fi fost distras de căutarea forței de repulsie cosmică, probabil că ar fi ajuns teoretic la această concluzie, prezicând astfel expansiunea Universului cu bine zece ani mai devreme decât au reușit astronomii să o descopere. O astfel de predicție ar intra, fără îndoială, în istoria științei ca una dintre cele mai remarcabile (o astfel de predicție a fost făcută pe baza ecuației lui Einstein în 1922-1923 de profesorul de la Universitatea din Petrograd A. A. Friedman). În cele din urmă, Einstein a trebuit să renunțe cu furie la repulsia cosmică, pe care a considerat-o mai târziu „cea mai mare greșeală a vieții sale”. Totuși, acesta nu este sfârșitul poveștii.

Einstein a inventat repulsia cosmică pentru a rezolva problema inexistentă a unui univers static. Dar, așa cum se întâmplă întotdeauna, odată ce geniul este scos din sticlă, este imposibil să-l puneți înapoi. Ideea că dinamica Universului se poate datora confruntării dintre forțele de atracție și repulsie a continuat să trăiască. Și deși observațiile astronomice nu au furnizat nicio dovadă a existenței repulsiunii cosmice, ele nu au putut dovedi absența acesteia - ar putea fi pur și simplu prea slabă pentru a se manifesta.

Deși ecuațiile câmpului gravitațional ale lui Einstein permit prezența unei forțe de respingere, ele nu impun restricții asupra mărimii acesteia. Învățat de o experiență amară, Einstein a avut dreptul să postuleze că mărimea acestei forțe este strict egală cu zero, eliminând astfel complet repulsia. Cu toate acestea, acest lucru nu a fost în niciun caz necesar. Unii oameni de știință au considerat că este necesar să se păstreze repulsia în ecuații, deși acest lucru nu mai era necesar din punctul de vedere al problemei inițiale. Acești oameni de știință credeau că, în absența unor dovezi adecvate, nu exista niciun motiv să creadă că forța de respingere este zero.

Nu a fost greu de urmărit consecințele menținerii forței respingătoare în scenariul unui Univers în expansiune. În primele etape de dezvoltare, când Universul este încă într-o stare comprimată, repulsia poate fi neglijată. În această fază, atracția gravitațională a încetinit viteza de expansiune - în totală analogie cu modul în care gravitația Pământului încetinește mișcarea unei rachete lansate vertical în sus. Dacă acceptăm fără explicații că evoluția Universului a început cu o expansiune rapidă, atunci gravitația ar trebui să reducă constant rata de expansiune la valoarea observată în prezent. În timp, pe măsură ce materia se disipă, interacțiunea gravitațională slăbește. În schimb, repulsia cosmică crește pe măsură ce galaxiile continuă să se îndepărteze unele de altele. În cele din urmă, repulsia va depăși atracția gravitațională și rata de expansiune a Universului va începe să crească din nou. Din aceasta putem concluziona că repulsia cosmică domină în Univers, iar expansiunea va continua pentru totdeauna.

Astronomii au arătat că acest comportament neobișnuit al Universului, atunci când expansiunea încetinește mai întâi și apoi accelerează din nou, ar trebui să se reflecte în mișcarea observată a galaxiilor. Dar cele mai atente observații astronomice nu au reușit să dezvăluie nicio dovadă convingătoare a unui astfel de comportament, deși din când în când se fac declarații contrare.

Este interesant că ideea unui Univers în expansiune a fost propusă de astronomul olandez Wilem de Sitter încă din 1916 - cu mulți ani înainte ca Hubble să descopere experimental acest fenomen. De Sitter a susținut că, dacă materia obișnuită este îndepărtată din Univers, atunci atracția gravitațională va dispărea, iar forțele de respingere vor domni în spațiu. Acest lucru ar provoca expansiunea Universului - la acea vreme aceasta era o idee inovatoare.

Deoarece observatorul nu poate percepe ciudatul mediu gazos invizibil cu presiune negativă, pur și simplu i se va părea ca și cum spațiul gol se extinde. Expansiunea ar putea fi detectată prin agățarea corpurilor de testare în locuri diferite și observându-le distanța unul față de celălalt. Ideea extinderii spațiului gol a fost considerată o curiozitate la acea vreme, deși, după cum vom vedea, s-a dovedit a fi profetică.

Deci, ce concluzie se poate trage din această poveste? Faptul că astronomii nu detectează repulsia cosmică nu poate servi încă drept dovadă logică a absenței acesteia în natură. Este foarte posibil ca acesta să fie pur și simplu prea slab pentru a fi detectat de instrumentele moderne. Precizia observației este întotdeauna limitată și, prin urmare, poate fi estimată doar limita superioară a acestei puteri. S-ar putea argumenta împotriva acestui fapt că, din punct de vedere estetic, legile naturii ar părea mai simple în absența repulsiunii cosmice. Asemenea discuții s-au prelungit mulți ani fără să ducă la niciun rezultat cert, până când deodată problema a fost privită dintr-un unghi cu totul nou, ceea ce i-a conferit o relevanță neașteptată.

Inflația: Big Bang-ul explicat

În secțiunile anterioare, am spus că dacă forța de repulsie cosmică există, atunci trebuie să fie foarte slabă, atât de slabă încât nu ar avea niciun efect semnificativ asupra Big Bang-ului. Cu toate acestea, această concluzie se bazează pe presupunerea că amploarea repulsiei nu se modifică în timp. Pe vremea lui Einstein, această opinie era împărtășită de toți oamenii de știință, deoarece repulsia cosmică a fost introdusă în teoria „făcută de om”. Nimănui nu i-a trecut prin cap că repulsia cosmică ar putea fi chemat alte procese fizice care apar pe măsură ce Universul se extinde. Dacă ar fi fost oferită o astfel de posibilitate, atunci cosmologia s-ar fi putut dovedi a fi diferită. În special, nu este exclus un scenariu de evoluție a Universului, care presupune că în condițiile extreme ale stadiilor incipiente ale evoluției, repulsia cosmică a prevalat pentru o clipă asupra gravitației, provocând explozia Universului, după care rolul său a fost practic. redus la zero.

Această imagine generală reiese din lucrări recente care studiază comportamentul materiei și al forțelor în stadiile foarte timpurii ale dezvoltării Universului. A devenit clar că repulsia cosmică gigantică era rezultatul inevitabil al acțiunii Superputerii. Deci, „antigravitația” pe care Einstein a trimis-o pe ușă a revenit pe fereastră!

Cheia pentru înțelegerea noii descoperiri a respingerii cosmice vine din natura vidului cuantic. Am văzut cum o astfel de repulsie poate fi cauzată de un mediu invizibil neobișnuit, care nu se poate distinge de spațiul gol, dar care posedă presiune negativă. Astăzi, fizicienii cred că vidul cuantic are tocmai aceste proprietăți.

În capitolul 7 s-a observat că vidul ar trebui considerat ca un fel de „enzimă” a activității cuantice, plină de particule virtuale și saturată de interacțiuni complexe. Este foarte important să înțelegem că în cadrul descrierii cuantice, vidul joacă un rol decisiv. Ceea ce numim particule sunt doar tulburări rare, precum „bulele” de pe suprafața unei mări întregi de activitate.

La sfârșitul anilor '70, a devenit evident că unificarea celor patru interacțiuni necesită o revizuire completă a ideilor despre natura fizică a vidului. Teoria sugerează că energia vidului nu se manifestă fără ambiguitate. Pur și simplu, un vid poate fi excitat și poate fi într-una dintre multele stări cu energii foarte diferite, la fel cum un atom poate fi excitat să treacă la niveluri de energie mai înalte. Aceste stări proprii de vid - dacă le-am putea observa - ar arăta exact la fel, deși au proprietăți complet diferite.

În primul rând, energia conținută în vid curge în cantități uriașe de la o stare la alta. În teoriile Grand Unified, de exemplu, diferența dintre cele mai joase și cele mai înalte energii ale vidului este inimaginabil de mare. Pentru a ne face o idee despre scara gigantică a acestor cantități, să estimăm energia eliberată de Soare pe întreaga perioadă a existenței sale (aproximativ 5 miliarde de ani). Să ne imaginăm că toată această cantitate colosală de energie emisă de Soare este conținută într-o regiune a spațiului mai mică ca dimensiune decât Sistemul Solar. Densitățile de energie realizate în acest caz sunt apropiate de densitățile de energie corespunzătoare stării de vid din TVO.

Alături de diferențe extraordinare de energie, diferitele stări de vid corespund unor diferențe de presiune la fel de gigantice. Dar aici se află „smecheria”: toate aceste presiuni - negativ. Vidul cuantic se comportă exact ca mediul ipotetic menționat anterior care creează repulsie cosmică, doar că de această dată presiunile numerice sunt atât de mari încât repulsia este de 10^120 de ori mai mare decât forța de care Einstein avea nevoie pentru a menține echilibrul într-un Univers static.

Acum este deschisă calea pentru a explica Big Bang-ul. Să presupunem că la început Universul era într-o stare excitată de vid, care se numește vid „fals”. În această stare, a existat o repulsie cosmică în Univers de o asemenea amploare încât ar provoca o expansiune necontrolată și rapidă a Universului. În esență, în această fază Universul ar corespunde modelului de Sitter discutat în secțiunea anterioară. Totuși, diferența este că, pentru de Sitter, Universul se extinde liniștit pe scale de timp astronomice, în timp ce „faza de Sitter” din evoluția Universului din vidul cuantic „fals” este în realitate departe de a fi liniștită. Volumul spațiului ocupat de Univers ar trebui, în acest caz, să se dubleze la fiecare 10^-34 s (sau un interval de timp de același ordin).

O astfel de supraexpansiune a Universului are o serie de trăsături caracteristice: toate distanțele cresc conform unei legi exponențiale (am întâlnit deja conceptul de exponențial în capitolul 4). Aceasta înseamnă că la fiecare 10^-34 s toate regiunile Universului își dublează dimensiunea, iar apoi acest proces de dublare continuă în progresie geometrică. Acest tip de extindere, luat în considerare pentru prima dată în 1980. Alan Guth de la MIT (Massachusetts Institute of Technology, SUA), a fost numit „inflație”. Ca rezultat al expansiunii extrem de rapide și care se accelerează continuu, s-ar dovedi foarte curând că toate părțile Universului s-ar despărți, ca într-o explozie. Și acesta este Big Bang-ul!

Oricum, într-un fel sau altul, faza de inflație trebuie să se încheie. Ca în toate sistemele cuantice excitate, vidul „fals” este instabil și tinde să se degradeze. Când apare degradarea, repulsia dispare. Aceasta, la rândul său, duce la încetarea inflației și la trecerea Universului la puterea de atracție gravitațională obișnuită. Desigur, Universul ar continua să se extindă în acest caz datorită impulsului inițial dobândit în perioada inflației, dar rata de expansiune ar scădea constant. Astfel, singura urmă care a supraviețuit până astăzi din repulsia cosmică este o încetinire treptată a expansiunii Universului.

Potrivit „scenariului inflaționist”, Universul și-a început existența dintr-o stare de vid, lipsită de materie și radiații. Dar chiar dacă ar fi prezente inițial, urmele lor s-ar pierde rapid din cauza ratei enorme de expansiune din timpul fazei de inflație. În perioada extrem de scurtă de timp corespunzătoare acestei faze, regiunea spațiului care astăzi ocupă întregul Univers observabil a crescut de la o miliardime din dimensiunea unui proton la câțiva centimetri. Densitatea oricărei substanțe care a existat inițial ar deveni efectiv zero.

Deci, până la sfârșitul fazei de inflație, Universul era gol și rece. Cu toate acestea, când inflația a secat, Universul a devenit brusc extrem de „fierbinte”. Această explozie de căldură care a iluminat spațiul se datorează rezervelor enorme de energie conținute în vidul „fals”. Când starea de vid a scăzut, energia sa a fost eliberată sub formă de radiație, care a încălzit instantaneu Universul la aproximativ 10^27 K, ceea ce este suficient pentru ca procesele din GUT să aibă loc. Din acel moment, Universul s-a dezvoltat conform teoriei standard a Big Bang-ului „fierbinte”. Datorită energiei termice, materia și antimateria au apărut, apoi Universul a început să se răcească și, treptat, toate elementele sale observate astăzi au început să „înghețe”.

Deci problema grea este ce a cauzat Big Bang-ul? - a reusit sa rezolve folosind teoria inflatiei; spațiul gol a explodat spontan sub influența repulsiei inerente unui vid cuantic. Cu toate acestea, misterul rămâne. Energia colosală a exploziei primare, care a intrat în formarea materiei și radiațiilor existente în Univers, trebuia să vină de undeva! Nu putem explica existența Universului până când nu găsim sursa energiei primare.

Bootstrap spațial

Engleză bootstrapîn sens literal înseamnă „încingere”, în sens figurat înseamnă autoconsistență, absența ierarhiei în sistemul de particule elementare.

Universul s-a născut în procesul unei eliberări gigantice de energie. Încă detectăm urme ale acesteia - aceasta este radiația termică de fundal și materia cosmică (în special, atomii care alcătuiesc stelele și planetele), stochând o anumită energie sub formă de „masă”. Urme ale acestei energii apar și în retragerea galaxiilor și în activitatea violentă a obiectelor astronomice. Energia primară „a început primăvara” Universului în curs de dezvoltare și continuă să o alimenteze până în zilele noastre.

De unde a venit această energie din acea viață insuflată în Universul nostru? Conform teoriei inflației, aceasta este energia spațiului gol, altfel cunoscut sub numele de vid cuantic. Cu toate acestea, ne poate satisface pe deplin un astfel de răspuns? Este firesc să întrebăm cum a dobândit vidul energie.

În general, atunci când punem întrebarea de unde provine energia, facem în esență o presupunere importantă cu privire la natura acelei energii. Una dintre legile fundamentale ale fizicii este legea conservării energiei, conform căreia diferite forme de energie se pot schimba și transforma una în alta, dar cantitatea totală de energie rămâne neschimbată.

Nu este greu de dat exemple în care efectul acestei legi poate fi verificat. Să presupunem că avem un motor și o sursă de combustibil, iar motorul este folosit ca motor pentru un generator electric, care, la rândul său, furnizează energie electrică încălzitorului. Când combustibilul arde, energia chimică stocată în acesta este transformată în energie mecanică, apoi în energie electrică și în final în energie termică. Sau să presupunem că un motor este folosit pentru a ridica o sarcină în vârful unui turn, după care sarcina cade liber; la impactul cu solul, se generează exact aceeași cantitate de energie termică ca în exemplul cu încălzitorul. Faptul este că, indiferent de modul în care se transmite energia sau de modul în care se schimbă forma ei, ea nu poate fi creată sau distrusă. Inginerii folosesc această lege în practica de zi cu zi.

Dacă energia nu poate fi nici creată, nici distrusă, atunci cum apare energia primară? Nu este pur și simplu injectat în primul moment (un fel de stare inițială nouă asumată ad-hoc)? Dacă da, atunci de ce universul conține aceasta și nu o altă cantitate de energie? Există aproximativ 10^68 J (jouli) de energie în Universul observabil - de ce nu, să zicem, 10^99 sau 10^10000 sau orice alt număr?

Teoria inflației oferă o posibilă explicație științifică pentru acest mister. Conform acestei teorii. Universul la început avea practic zero energie, iar în primele 10^32 de secunde a reușit să aducă la viață întreaga cantitate gigantică de energie. Cheia înțelegerii acestui miracol se găsește în faptul remarcabil că legea conservării energiei în sensul obișnuit nu se aplică către Universul în expansiune.

În esență, am întâlnit deja un fapt similar. Expansiunea cosmologică duce la o scădere a temperaturii Universului: în consecință, energia radiației termice, atât de mare în faza primară, se epuizează, iar temperatura scade la valori apropiate de zero absolut. Unde s-a dus toată această energie termică? Într-un fel, a fost folosit de univers pentru a se extinde și a furnizat presiune pentru a suplimenta forța Big Bang-ului. Când un lichid obișnuit se dilată, presiunea lui exterioară funcționează folosind energia lichidului. Când un gaz obișnuit se extinde, energia sa internă este cheltuită pentru a lucra. În total contrast cu aceasta, repulsia cosmică este similară cu comportamentul unui mediu cu negativ presiune. Când un astfel de mediu se extinde, energia lui nu scade, ci crește. Este exact ceea ce s-a întâmplat în perioada inflației, când repulsia cosmică a făcut ca Universul să se extindă într-un ritm accelerat. In toata aceasta perioada, energia totala a vidului a continuat sa creasca pana cand, la sfarsitul perioadei de inflatie, a atins o valoare enorma. Odată ce perioada de inflație s-a încheiat, toată energia stocată a fost eliberată într-o explozie uriașă, generând căldură și materie pe întreaga scară a Big Bang-ului. Din acest moment a început expansiunea obișnuită cu presiune pozitivă, astfel încât energia a început din nou să scadă.

Apariția energiei primare este marcată de un fel de magie. Un vid cu o presiune negativă misterioasă este aparent înzestrat cu capacități absolut incredibile. Pe de o parte, creează o forță respingătoare gigantică, asigurând o expansiune mereu accelerată, iar pe de altă parte, expansiunea în sine forțează o creștere a energiei vidului. Aspiratorul se alimentează în esență cu energie în cantități uriașe. Conține o instabilitate internă care asigură expansiune continuă și producție nelimitată de energie. Și numai decăderea cuantică a vidului fals pune o limită acestei „extravaganțe cosmice”.

Vidul servește ca o ulcior magic, fără fund de energie în natură. În principiu, nu există o limită a cantității de energie care ar putea fi eliberată în timpul unei expansiuni inflaționiste. Această afirmație marchează o revoluție în gândirea tradițională, cu „din nimic nu se naște nimic” vechi de secole (această zicală datează cel puțin din epoca Parmenidelor, adică secolul al V-lea î.Hr.). Până de curând, ideea posibilității de „creare” din nimic era în întregime în domeniul religiilor. În special, creștinii au crezut de mult timp că Dumnezeu a creat lumea din Nimic, dar ideea posibilității apariției spontane a întregii materii și energie ca urmare a unor procese pur fizice a fost considerată absolut inacceptabilă de oamenii de știință în urmă cu zece ani.

Cei care nu se pot împăca în interior cu întregul concept al apariției „ceva” din „nimic” au ocazia să arunce o privire diferită asupra apariției energiei în timpul expansiunii Universului. Deoarece gravitația obișnuită este atractivă, pentru a îndepărta părți de materie una de cealaltă, trebuie să se lucreze pentru a depăși gravitația care acționează între aceste părți. Aceasta înseamnă că energia gravitațională a sistemului de corpuri este negativă; Atunci când noi corpuri sunt adăugate în sistem, energia este eliberată și, ca rezultat, energia gravitațională devine „și mai negativă”. Dacă aplicăm acest raționament Universului în stadiul de inflație, atunci apariția căldurii și a materiei este cea care „compensează” energia gravitațională negativă a maselor formate. În acest caz, energia totală a Universului în ansamblu este zero și nu apare deloc energie nouă! O astfel de viziune asupra procesului de „creare a lumii” este, desigur, atractivă, dar totuși nu ar trebui luată prea în serios, deoarece, în general, statutul conceptului de energie în raport cu gravitația se dovedește a fi dubios.

Tot ce se spune aici despre vid amintește foarte mult de povestea îndrăgită de fizicieni despre un băiat care, căzut într-o mlaștină, s-a scos de propriile șireturile pantofilor. Universul auto-creator amintește de acest băiat - se trage, de asemenea, prin propriile sale „șireturi” (acest proces este denumit „bootstrap”). Într-adevăr, datorită propriei sale naturi fizice, Universul excită în sine toată energia necesară pentru „crearea” și „revitalizarea” materiei și, de asemenea, inițiază explozia care o generează. Acesta este bootstrap-ul cosmic; Ne datorăm existența puterii sale uimitoare.

Progrese în teoria inflației

După ce Guth a prezentat ideea fundamentală că Universul a trecut printr-o perioadă timpurie de expansiune extrem de rapidă, a devenit clar că un astfel de scenariu ar putea explica frumos multe caracteristici ale cosmologiei Big Bang, care anterior fuseseră considerate de la sine înțelese.

Într-una din secțiunile anterioare am întâlnit paradoxurile unui grad foarte înalt de organizare și consistență a exploziei primare. Unul dintre exemplele remarcabile în acest sens este forța exploziei, care s-a dovedit a fi precis „ajustată” la mărimea gravitației spațiului, drept urmare rata de expansiune a Universului în timpul nostru este foarte apropiată de valoarea limită care separă compresia (colapsul) și expansiunea rapidă. Testul decisiv al scenariului inflaționist este dacă acesta implică un Big Bang de o amploare atât de precis definită. Se dovedește că, datorită expansiunii exponențiale în faza de inflație (care este proprietatea sa cea mai caracteristică), forța exploziei asigură automat strict capacitatea Universului de a-și depăși propria gravitație. Inflația poate duce la exact rata de expansiune care se observă de fapt.

Un alt „mare mister” se referă la omogenitatea Universului la scară largă. De asemenea, se rezolvă imediat pe baza teoriei inflației. Orice neomogenitate inițială în structura Universului ar trebui să fie complet ștearsă cu o creștere extraordinară a dimensiunii sale, la fel cum ridurile de pe un balon dezumflat sunt netezite atunci când este umflat. Și ca urmare a creșterii dimensiunii regiunilor spațiale de aproximativ 10^50 de ori, orice perturbare inițială devine nesemnificativă.

Cu toate acestea, ar fi greșit să vorbim despre deplin omogenitate. Pentru a face posibilă apariția galaxiilor moderne și a grupurilor de galaxii, structura Universului timpuriu trebuie să fi avut o oarecare „aglomerație”. Inițial, astronomii sperau că existența galaxiilor ar putea fi explicată prin acumularea de materie sub influența atracției gravitaționale după Big Bang. Norul de gaz ar trebui să fie comprimat sub influența propriei gravitații, apoi să se spargă în fragmente mai mici, iar acestea, la rândul lor, în altele și mai mici etc. Poate că distribuția gazului rezultat în urma Big Bang a fost complet uniformă, dar din cauza unor procese pur aleatorii au apărut ici și colo condensări și rarefacții. Gravitația a intensificat și mai mult aceste fluctuații, ducând la creșterea zonelor de condensare și la absorbția lor de materie suplimentară. Apoi aceste regiuni au fost comprimate și s-au dezintegrat succesiv, iar cele mai mici condensări s-au transformat în stele. În cele din urmă, a apărut o ierarhie a structurilor: stelele au fost unite în grupuri, cele în galaxii și apoi în grupuri de galaxii.

Din păcate, dacă nu ar fi existat neomogenități în gaz de la bun început, atunci un astfel de mecanism de formare a galaxiilor ar fi funcționat într-un timp care depășește semnificativ vârsta Universului. Cert este că procesele de condensare și fragmentare au concurat cu expansiunea Universului, care a fost însoțită de dispersia gazului. În versiunea originală a teoriei Big Bang, s-a presupus că „semințele” galaxiilor existau inițial în structura Universului la originea sa. Mai mult, aceste neomogenități inițiale trebuiau să aibă dimensiuni foarte specifice: nu prea mici, altfel nu s-ar fi format niciodată, dar nici prea mari, altfel zonele de mare densitate s-ar prăbuși pur și simplu, transformându-se în găuri negre uriașe. În același timp, este complet neclar de ce galaxiile au exact astfel de dimensiuni sau de ce exact un astfel de număr de galaxii sunt incluse în cluster.

Scenariul inflaționist oferă o explicație mai consistentă a structurii galactice. Ideea de bază este destul de simplă. Inflația se datorează faptului că starea cuantică a Universului este o stare instabilă a unui vid fals. În cele din urmă, această stare de vid se descompune și excesul de energie este transformat în căldură și materie. În acest moment, repulsia cosmică dispare - și inflația se oprește. Cu toate acestea, decăderea vidului fals nu are loc strict simultan în tot spațiul. Ca în orice proces cuantic, ratele de dezintegrare ale vidului fals fluctuează. În unele zone ale Universului, dezintegrarea are loc ceva mai repede decât în ​​altele. În aceste zone, inflația se va încheia mai devreme. Ca urmare, neomogenitățile sunt păstrate în starea finală. Este posibil ca aceste neomogenități să servească drept „semințe” (centre) de compresie gravitațională și, în cele din urmă, să ducă la formarea galaxiilor și a clusterelor lor. Modelarea matematică a mecanismului de fluctuație a fost efectuată, totuși, cu un succes foarte limitat. De regulă, efectul se dovedește a fi prea mare, neomogenitățile calculate sunt prea semnificative. Adevărat, modelele folosite au fost prea grosolane și poate că o abordare mai subtilă ar fi avut mai mult succes. Deși teoria este departe de a fi completă, cel puțin descrie natura mecanismului care ar putea duce la formarea galaxiilor fără a fi nevoie de condiții inițiale speciale.

În versiunea lui Guth a scenariului inflaționist, vidul fals se transformă mai întâi într-un vid „adevărat”, sau în starea de vid cu cea mai mică energie pe care o identificăm cu spațiul gol. Natura acestei schimbări este destul de similară cu o tranziție de fază (de exemplu, de la gaz la lichid). În acest caz, într-un vid fals, s-ar produce formarea aleatorie a bulelor de vid adevărate, care, extinzându-se cu viteza luminii, ar capta zone din ce în ce mai mari din spațiu. Pentru ca vidul fals să existe suficient de mult pentru ca inflația să-și facă munca „miraculoasă”, aceste două stări trebuie separate printr-o barieră energetică prin care trebuie să aibă loc „tunele cuantică” a sistemului, similar cu ceea ce se întâmplă cu electronii (vezi cap.) . Cu toate acestea, acest model are un dezavantaj serios: toată energia eliberată din vidul fals este concentrată în pereții bulelor și nu există niciun mecanism de redistribuire a acesteia în bule. Pe măsură ce bulele se ciocneau și se îmbinau, energia s-ar acumula în cele din urmă în straturile amestecate aleatoriu. Drept urmare, Universul ar conține neomogenități foarte puternice și toată munca inflației pentru a crea omogenitate la scară largă ar eșua.

Odată cu îmbunătățirea în continuare a scenariului inflației, aceste dificultăți au fost depășite. În noua teorie, nu există nici un tunel între două stări de vid; în schimb, parametrii sunt aleși astfel încât decăderea vidului fals să se producă foarte lent și astfel să ofere Universului suficient timp pentru a se umfla. Când dezintegrarea este completă, energia vidului fals este eliberată în întregul volum al „bulei”, care se încălzește rapid până la 10^27 K. Se presupune că întregul Univers observabil este conținut într-o astfel de bule. Astfel, la scară foarte mare, Universul poate fi extrem de neregulat, dar regiunea accesibilă observării noastre (și chiar părți mult mai mari ale Universului) se află într-o zonă complet omogenă.

Este curios că Guth și-a dezvoltat inițial teoria inflaționistă pentru a rezolva o problemă cosmologică complet diferită - absența monopolurilor magnetice în natură. După cum se arată în capitolul 9, teoria standard Big Bang prezice că în faza primară a evoluției Universului, monopolurile ar trebui să apară din abundență. Ei sunt eventual însoțiți de omologii lor uni și bidimensionali - obiecte ciudate care au un caracter „șir” și „foaie”. Problema era să scape Universul de aceste obiecte „indezirabile”. Inflația rezolvă automat problema monopolurilor și a altor probleme similare, deoarece extinderea gigantică a spațiului reduce efectiv densitatea acestora la zero.

Deși scenariul inflaționist a fost dezvoltat doar parțial și este doar plauzibil, nimic mai mult, acesta ne-a permis să formulăm o serie de idei care promit să schimbe irevocabil fața cosmologiei. Acum nu putem oferi doar o explicație pentru cauza Big Bang-ului, dar începem și să înțelegem de ce a fost atât de „mare” și de ce a luat un astfel de caracter. Acum putem începe să abordăm întrebarea cum a apărut omogenitatea pe scară largă a Universului și, odată cu aceasta, neomogenitățile observate la o scară mai mică (de exemplu, galaxiile). Explozia primară, în care a apărut ceea ce numim Univers, a încetat de acum înainte să mai fie un mister care se află dincolo de granițele științei fizice.

Un univers care se creează pe sine

Și totuși, în ciuda succesului enorm al teoriei inflaționiste în explicarea originii Universului, misterul rămâne. Cum a ajuns Universul inițial într-o stare de vid fals? Ce s-a întâmplat înainte de inflație?

O descriere științifică consistentă, complet satisfăcătoare a originii Universului trebuie să explice cum a apărut spațiul însuși (mai precis, spațiu-timp), care apoi a suferit inflație. Unii oameni de știință sunt gata să admită că spațiul există întotdeauna, alții cred că această problemă depășește în general sfera abordării științifice. Și doar câțiva pretind mai mult și sunt convinși că este destul de legitim să se ridice întrebarea cum spațiul în general (și un vid fals, în special) ar putea apărea literalmente din „nimic” ca urmare a unor procese fizice care, în principiu, poate fi studiat.

După cum am menționat, abia recent am contestat credința persistentă că „nimic nu vine din nimic”. Bootstrap-ul cosmic este aproape de conceptul teologic al creării lumii din nimic (ex nihilo). Fără îndoială, în lumea din jurul nostru, existența unor obiecte se datorează de obicei prezenței altor obiecte. Astfel, Pământul a luat naștere din nebuloasa protosolară, care la rândul ei - din gazele galactice etc. Dacă s-ar întâmpla să vedem un obiect apărând dintr-o dată „din nimic”, probabil l-am percepe ca pe un miracol; de exemplu, am fi uimiți dacă într-un seif încuiat, gol, am descoperi dintr-o dată o masă de monede, cuțite sau dulciuri. În viața de zi cu zi, suntem obișnuiți să recunoaștem că totul vine de undeva sau din ceva.

Totuși, totul nu este atât de evident când vine vorba de lucruri mai puțin specifice. Din ce provine, de exemplu, un tablou? Desigur, acest lucru necesită o pensulă, vopsele și pânză, dar acestea sunt doar instrumente. Modul în care este pictată tabloul - alegerea formei, culorii, texturii, compoziției - nu se naște cu pensule și vopsele. Acesta este rezultatul imaginației creatoare a artistului.

De unde vin gândurile și ideile? Gândurile, fără îndoială, există cu adevărat și, aparent, necesită întotdeauna participarea creierului. Dar creierul asigură doar punerea în aplicare a gândurilor și nu este cauza lor. Creierul însuși generează gânduri nu mai mult decât, de exemplu, un computer generează calcule. Gândurile pot fi cauzate de alte gânduri, dar acest lucru nu dezvăluie natura gândului în sine. Unele gânduri pot fi născute din senzații; Memoria dă naștere și gândurilor. Majoritatea artiștilor, totuși, văd munca lor ca rezultat neașteptat inspirație. Dacă acesta este într-adevăr cazul, atunci crearea unui tablou - sau cel puțin nașterea ideii sale - este tocmai un exemplu de naștere a ceva din nimic.

Și totuși, putem considera că obiectele fizice și chiar și Universul în ansamblu apar din nimic? Această ipoteză îndrăzneață este discutată destul de serios, de exemplu, în instituțiile științifice de pe coasta de est a Statelor Unite, unde destul de mulți fizicieni teoreticieni și specialiști în cosmologie dezvoltă un aparat matematic care ar ajuta la clarificarea posibilității nașterii a ceva din nimic. Acest cerc select îi include pe Alan Guth de la MIT, Sydney Coleman de la Universitatea Harvard, Alex Vilenkin de la Universitatea Tufts și Ed Tyon și Heinz Pagels de la New York. Toți cred că într-un sens sau altul „nimic nu este instabil” și că universul fizic „a înflorit spontan din nimic”, guvernat doar de legile fizicii. „Asemenea idei sunt pur speculative”, admite Guth, „dar la un anumit nivel pot fi corecte... Uneori se spune că nu există prânz gratuit, dar Universul, aparent, este doar un astfel de „pranz gratuit”.

În toate aceste ipoteze, comportamentul cuantic joacă un rol cheie. După cum am discutat în capitolul 2, principala caracteristică a comportamentului cuantic este pierderea relațiilor stricte cauză-efect. În fizica clasică, prezentarea mecanicii a urmat respectarea strictă a cauzalității. Toate detaliile mișcării fiecărei particule au fost strict predeterminate de legile mișcării. Se credea că mișcarea era continuă și strict determinată de forțele care acționează. Legile mișcării au întruchipat literalmente relația dintre cauză și efect. Universul a fost privit ca un mecanism gigant de ceas, al cărui comportament este strict reglementat de ceea ce se întâmplă în acest moment. Credința într-o cauzalitate atât de cuprinzătoare și absolut strictă l-a determinat pe Pierre Laplace să susțină că un calculator super-puternic ar putea, în principiu, să prezică, pe baza legilor mecanicii, atât istoria, cât și soarta Universului. Conform acestui punct de vedere, universul este sortit să-și urmeze calea prescrisă pentru totdeauna.

Fizica cuantică a distrus schema Laplaceană metodică, dar sterilă. Fizicienii au devenit convinși că la nivel atomic, materia și mișcarea ei sunt incerte și imprevizibile. Particulele se pot comporta „ciudat”, ca și cum ar rezista mișcărilor strict prescrise, apărând brusc în locurile cele mai neașteptate fără niciun motiv aparent și uneori apărând și dispărând „fără avertisment”.

Lumea cuantică nu este complet lipsită de cauzalitate, dar se manifestă destul de ezitant și ambiguu. De exemplu, dacă un atom este într-o stare excitată ca urmare a unei coliziuni cu un alt atom, de obicei revine rapid la starea sa de cea mai scăzută energie, emițând un foton. Apariția unui foton este, desigur, o consecință a faptului că atomul a trecut anterior într-o stare excitată. Putem spune cu încredere că excitația a fost cea care a dus la crearea fotonului, iar în acest sens rămâne relația dintre cauză și efect. Totuși, momentul real în care apare un foton este imprevizibil: un atom îl poate emite în orice moment. Fizicienii sunt capabili să calculeze timpul probabil sau mediu de apariție a unui foton, dar în fiecare caz specific este imposibil să prezică momentul în care va avea loc acest eveniment. Aparent, pentru a caracteriza o astfel de situație, cel mai bine este să spunem că excitația unui atom nu duce atât la apariția unui foton, cât la „împinge” spre acesta.

Astfel, microlumea cuantică nu este încurcată într-o rețea densă de relații cauzale, ci totuși „ascultă” numeroase comenzi și sugestii discrete. În vechea schemă newtoniană, forța părea să se adreseze obiectului cu comanda necontestată: „Mișcă-te!” În fizica cuantică, relația dintre forță și obiect este mai degrabă una de invitație decât de comandă.

De ce considerăm, în general, ideea nașterii subite a unui obiect „din nimic” atât de inacceptabilă? Ce ne face să ne gândim la miracole și fenomene supranaturale? Poate că ideea este doar în neobișnuirea unor astfel de evenimente: în viața de zi cu zi nu întâlnim niciodată apariția obiectelor fără motiv. Când, de exemplu, un magician scoate un iepure dintr-o pălărie, știm că suntem păcăliți.

Să presupunem că trăim de fapt într-o lume în care obiectele apar din când în când aparent „din senin”, fără motiv și într-un mod complet imprevizibil. Obișnuindu-ne cu astfel de fenomene, am înceta să fim surprinși de ele. Nașterea spontană ar fi percepută ca una dintre ciudateniile naturii. Poate că într-o astfel de lume nu ar mai fi nevoie să ne încordăm credulitatea pentru a ne imagina apariția bruscă a întregului Univers fizic din nimic.

Această lume imaginară nu este în esență atât de diferită de cea reală. Dacă am putea percepe direct comportamentul atomilor cu ajutorul simțurilor noastre (și nu prin mijlocirea unor instrumente speciale), de multe ori ar trebui să observăm obiectele care apar și dispar fără motive clar definite.

Fenomenul cel mai apropiat de „nașterea din nimic” are loc într-un câmp electric suficient de puternic. La o valoare critică a intensității câmpului, electronii și pozitronii încep să apară „din nimic” complet aleatoriu. Calculele arată că în apropierea suprafeței nucleului de uraniu intensitatea câmpului electric este destul de aproape de limita dincolo de care apare acest efect. Dacă ar exista nuclee atomice care conțin 200 de protoni (sunt 92 în nucleul de uraniu), atunci ar avea loc crearea spontană de electroni și pozitroni. Din păcate, un nucleu cu atât de mulți protoni pare să devină extrem de instabil, dar acest lucru nu este complet sigur.

Crearea spontană de electroni și pozitroni într-un câmp electric puternic poate fi considerată ca un tip special de radioactivitate atunci când dezintegrarea are loc în spațiul gol, un vid. Am vorbit deja despre trecerea unei stări de vid la alta ca urmare a dezintegrarii. În acest caz, vidul se descompune într-o stare în care sunt prezente particule.

Deși degradarea spațiului cauzată de un câmp electric este greu de înțeles, un proces similar sub influența gravitației ar putea avea loc în natură. Aproape de suprafața găurilor negre, gravitația este atât de puternică încât vidul este plin de particule care se nasc constant. Aceasta este faimoasa radiație din găurile negre, descoperită de Stephen Hawking. În cele din urmă, gravitația este responsabilă pentru nașterea acestei radiații, dar nu se poate spune că acest lucru se întâmplă „în vechiul sens newtonian”: nu se poate spune că orice particulă anume ar trebui să apară într-un anumit loc la un moment dat sau altul. ca urmare a acţiunii forţelor gravitaţionale . În orice caz, deoarece gravitația este doar o curbură a spațiului-timp, putem spune că spațiu-timp provoacă nașterea materiei.

Apariția spontană a materiei din spațiul gol este adesea numită naștere „din nimic”, care este similară în spirit cu nașterea. ex nihiloîn doctrina creştină. Cu toate acestea, pentru un fizician, spațiul gol nu este „nimic” deloc, ci o parte foarte semnificativă a Universului fizic. Dacă încă vrem să răspundem la întrebarea cum a luat ființă Universul, atunci nu este suficient să presupunem că spațiul gol a existat de la bun început. Este necesar să explicăm de unde provine acest spațiu. Gând la naștere spațiul însuși Poate părea ciudat, dar într-un anumit sens acest lucru se întâmplă tot timpul în jurul nostru. Expansiunea Universului nu este altceva decât „umflarea” continuă a spațiului. În fiecare zi, aria Universului accesibilă telescoapelor noastre crește cu 10^18 ani lumină cubi. De unde vine acest spațiu? Analogia cauciucului este utilă aici. Dacă banda elastică de cauciuc este scoasă, aceasta „devine mai mare”. Spațiul seamănă cu superelastic prin faptul că, din câte știm, se poate întinde la infinit fără a se rupe.

Întinderea și curbura spațiului seamănă cu deformarea unui corp elastic prin aceea că „mișcarea” spațiului are loc conform legilor mecanicii exact în același mod ca și mișcarea materiei obișnuite. În acest caz, acestea sunt legile gravitației. Teoria cuantică este aplicabilă în mod egal materiei, spațiului și timpului. În capitolele anterioare am spus că gravitația cuantică este văzută ca un pas necesar în căutarea Superputerii. Acest lucru ridică o posibilitate interesantă; dacă, conform teoriei cuantice, particulele de materie pot apărea „din nimic”, atunci în raport cu gravitația, nu va descrie ea apariția „din nimic” a spațiului? Dacă se întâmplă acest lucru, atunci nașterea Universului în urmă cu 18 miliarde de ani nu este un exemplu al unui astfel de proces?

Pranz gratuit?

Ideea principală a cosmologiei cuantice este aplicarea teoriei cuantice asupra Universului în ansamblu: spațiu-timp și materie; Teoreticienii iau această idee în mod deosebit în serios. La prima vedere, există o contradicție aici: fizica cuantică se ocupă de cele mai mici sisteme, în timp ce cosmologia se ocupă de cele mai mari. Cu toate acestea, Universul a fost cândva limitat și la dimensiuni foarte mici și, prin urmare, efectele cuantice erau extrem de importante atunci. Rezultatele calculului indică faptul că legile cuantice ar trebui luate în considerare în epoca GUT (10^-32 s), iar în epoca Planck (10^-43 s) ele ar trebui să joace probabil un rol decisiv. Potrivit unor teoreticieni (de exemplu, Vilenkin), între aceste două ere a existat un moment în timp în care a apărut Universul. Potrivit Sidney Coleman, am făcut un salt cuantic de la Nimic la Timp. Aparent, spațiu-timp este o relicvă a acestei ere. Saltul cuantic despre care vorbește Coleman poate fi considerat un fel de „proces de tunel”. Am observat că în versiunea originală a teoriei inflației, starea vidului fals trebuia să treacă prin bariera energetică în starea de vid adevărat. Cu toate acestea, în cazul apariției spontane a Universului cuantic „din nimic”, intuiția noastră atinge limita capacităților sale. Un capăt al tunelului reprezintă Universul fizic în spațiu și timp, care ajunge acolo prin tunelul cuantic „din nimic”. Prin urmare, celălalt capăt al tunelului reprezintă tocmai acest Nimic! Poate că ar fi mai bine să spunem că tunelul are doar un capăt, iar celălalt pur și simplu „nu există”.

Principala dificultate a acestor încercări de a explica originea Universului este de a descrie procesul nașterii sale dintr-o stare de vid fals. Dacă spațiul-timp nou creat ar fi într-o stare de vid adevărat, atunci inflația nu ar putea apărea niciodată. Big Bang-ul ar fi redus la o stropire slabă, iar spațiul-timp ar înceta să mai existe o clipă mai târziu - ar fi distrus chiar de procesele cuantice din cauza cărora a apărut inițial. Dacă Universul nu s-ar fi găsit într-o stare de vid fals, nu ar fi fost niciodată implicat în bootstrap-ul cosmic și nu și-ar fi materializat existența iluzorie. Poate că starea de vid fals este de preferat datorită condițiilor sale extreme caracteristice. De exemplu, dacă Universul a apărut cu o temperatură inițială suficient de ridicată și apoi s-a răcit, atunci s-ar putea chiar „să eșueze” într-un vid fals, dar până acum multe întrebări tehnice de acest tip rămân nerezolvate.

Dar indiferent de realitatea acestor probleme fundamentale, universul trebuie să ia ființă într-un fel sau altul, iar fizica cuantică este singura ramură a științei în care are sens să vorbim despre un eveniment care are loc fără o cauză aparentă. Dacă vorbim despre spațiu-timp, atunci în orice caz nu are sens să vorbim despre cauzalitate în sensul obișnuit. În mod obișnuit, conceptul de cauzalitate este strâns legat de conceptul de timp și, prin urmare, orice considerație despre procesele de apariție a timpului sau „apariția sa din inexistență” trebuie să se bazeze pe o idee mai largă a cauzalității.

Dacă spațiul este cu adevărat zece-dimensional, atunci teoria consideră că toate cele zece dimensiuni sunt destul de egale în primele etape. Este atractiv să poți conecta fenomenul inflației cu compactarea (plierea) spontană a șapte din cele zece dimensiuni. Conform acestui scenariu, „forța motrice” a inflației este un produs secundar al interacțiunilor manifestate prin dimensiuni suplimentare ale spațiului. Mai mult, spațiul zece-dimensional ar putea evolua în mod natural în așa fel încât în ​​timpul inflației, trei dimensiuni spațiale se extind foarte mult în detrimentul celorlalte șapte, care, dimpotrivă, se micșorează, devenind invizibile? Astfel, microbula cuantică a spațiului cu zece dimensiuni este comprimată și trei dimensiuni sunt astfel umflate, formând Universul: celelalte șapte dimensiuni rămân captive în microcosmos, de unde se manifestă doar indirect - sub formă de interacțiuni. Această teorie pare foarte atractivă.

Deși teoreticienii au încă mult de lucru pentru a studia natura Universului foarte timpuriu, este deja posibil să oferim o schiță generală a evenimentelor care au dus la ca Universul să capete forma pe care o vedem astăzi. La început, Universul a apărut spontan „din nimic”. Datorită capacității energiei cuantice de a acționa ca un fel de enzimă, bulele de spațiu gol s-ar putea umfla într-un ritm din ce în ce mai mare, creând rezerve colosale de energie datorită bootstrap-ului. Acest vid fals, umplut cu energie autogenerată, s-a dovedit a fi instabil și a început să se dezintegreze, eliberând energie sub formă de căldură, astfel încât fiecare bulă a fost umplută cu materie care suflă foc (minge de foc). Inflația bulelor s-a oprit, dar a început Big Bang-ul. Pe „ceasul” Universului în acel moment era 10^-32 s.

Dintr-o astfel de minge de foc au apărut toată materia și toate obiectele fizice. Pe măsură ce materialul spațial s-a răcit, a experimentat tranziții succesive de fază. Cu fiecare tranziție, din ce în ce mai multe structuri diferite au fost „înghețate” din materialul primar fără formă. Una după alta, interacțiunile au fost separate unele de altele. Pas cu pas, obiectele pe care le numim acum particule subatomice au dobândit caracteristicile care le sunt inerente astăzi. Pe măsură ce compoziția „supei cosmice” a devenit din ce în ce mai complexă, neregulile pe scară largă rămase din vremurile inflației s-au transformat în galaxii. În procesul de formare ulterioară a structurilor și separarea diferitelor tipuri de materie, Universul a dobândit din ce în ce mai multe forme familiare; plasma fierbinte s-a condensat în atomi, formând stele, planete și, în cele din urmă, viață. Așa s-a „realizat” Universul.

Materie, energie, spațiu, timp, interacțiuni, câmpuri, ordine și structură - Toate aceste concepte, împrumutate din „lista de prețuri a creatorului”, servesc ca caracteristici integrale ale Universului. Noua fizică deschide posibilitatea tentantă a unei explicații științifice pentru originea tuturor acestor lucruri. Nu mai trebuie să le introducem în mod specific „manual” de la bun început. Putem vedea cum toate proprietățile fundamentale ale lumii fizice pot apărea automat ca urmare a legilor fizicii, fără a fi nevoie să presupunem existența unor condiții inițiale foarte specifice. Noua cosmologie susține că starea inițială a cosmosului nu joacă niciun rol, deoarece toate informațiile despre acesta au fost șterse în timpul inflației. Universul pe care îl observăm poartă doar amprentele acelor procese fizice care au avut loc de la începutul inflației.

De mii de ani, omenirea a crezut că „din nimic nu se poate naște”. Astăzi putem spune că totul a venit din nimic. Nu este nevoie să „plătiți” pentru Univers - este absolut un „pranz gratuit”.

Astronomii folosesc termenul „Big Bang” în două sensuri interdependente. Pe de o parte, acest termen se referă la evenimentul în sine care a marcat nașterea Universului în urmă cu aproximativ 15 miliarde de ani; pe de altă parte, întregul scenariu al dezvoltării sale cu extinderea și răcirea ulterioară.

Conceptul de Big Bang a apărut odată cu descoperirea legii lui Hubble în anii 1920. Această lege descrie într-o formulă simplă observațiile conform cărora Universul vizibil se extinde și galaxiile se îndepărtează unele de altele. Prin urmare, nu este dificil să „derulezi filmul” mental și să-ți imaginezi că la momentul inițial, cu miliarde de ani în urmă, Universul era într-o stare super-densă. Această imagine a dinamicii dezvoltării Universului este confirmată de două fapte importante.

Fundal cosmic cu microunde

În 1964, fizicienii americani Arno Penzias și Robert Wilson au descoperit că Universul este plin de radiații electromagnetice în intervalul de frecvență a microundelor. Măsurătorile ulterioare au arătat că aceasta este radiația clasică a corpului negru, caracteristică obiectelor cu o temperatură de aproximativ -270 ° C (3 K), adică doar trei grade peste zero absolut.

O simplă analogie vă va ajuta să interpretați acest rezultat. Imaginează-ți că stai lângă șemineu și te uiți la cărbuni. În timp ce focul arde puternic, cărbunii par galbeni. Pe măsură ce flacăra moare, cărbunii devin portocalii, apoi roșu închis. Când focul este aproape stins, cărbunii nu mai emit radiații vizibile, dar dacă puneți mâna lângă ei, veți simți căldura, ceea ce înseamnă că cărbunii continuă să emită energie, dar în intervalul de frecvență infraroșu. Cu cât obiectul este mai rece, cu atât frecvențele pe care le emite sunt mai mici și lungimile de undă sunt mai mari ( cm. legea Stefan-Boltzmann). În esență, Penzias și Wilson au determinat temperatura „tăciune cosmice” ale Universului după ce s-a răcit timp de 15 miliarde de ani: radiația sa de fond s-a dovedit a fi în intervalul de frecvență radio cu microunde.

Din punct de vedere istoric, această descoperire a predeterminat alegerea în favoarea teoriei cosmologice a Big Bang-ului. Alte modele ale Universului (de exemplu, teoria unui Univers staționar) fac posibilă explicarea faptului expansiunii Universului, dar nu a prezenței fondului cosmic cu microunde.

Abundență de elemente ușoare

Teoria Big Bang ne permite să determinăm temperatura Universului timpuriu și frecvența ciocnirilor de particule în el. În consecință, putem calcula raportul dintre numărul de nuclee diferite de elemente luminoase în stadiul primar al dezvoltării Universului. Comparând aceste predicții cu rapoartele observate reale ale elementelor luminoase (ajustate pentru producția lor în stele), găsim un acord impresionant între teorie și observații. În opinia mea, aceasta este cea mai bună confirmare a ipotezei Big Bang.

Pe lângă cele două dovezi de mai sus (fondul cu microunde și rapoartele elementelor luminoase), lucrările recente ( cm. Etapa inflaționistă a expansiunii Universului) a arătat că fuziunea dintre cosmologia Big Bang și teoria modernă a particulelor elementare rezolvă multe întrebări fundamentale despre structura Universului. Desigur, problemele rămân: nu putem explica chiar cauza principală a universului; De asemenea, nu ne este clar dacă legile fizice actuale erau în vigoare în momentul originii sale. Dar astăzi există mai mult decât suficiente argumente convingătoare în favoarea teoriei Big Bang.

Vezi si:

Arno Allan Penzias, n. 1933
Robert Woodrow Wilson, n. 1936

Arno Allan Penzias (foto dreapta) și Robert Woodrow Wilson (foto stânga) sunt fizicieni americani care au descoperit radiația cosmică de fond cu microunde.

Penzias s-a născut la Munchen și a emigrat în Statele Unite împreună cu părinții săi în 1940. Wilson s-a născut în Houston (SUA). Ambii au început să lucreze la Bell Laboratories din Holmdale, New Jersey, la începutul anilor 1960. În 1963, ei au fost însărcinați să afle natura zgomotului din domeniul radio care interferează cu comunicațiile radio. Observând o serie de cauze posibile (inclusiv contaminarea antenelor cu excremente de porumbei), ei au ajuns la concluzia că sursa de zgomot de fundal stabil este situată în afara galaxiei noastre. Cu alte cuvinte, a fost fondul de radiație cosmică prezis de astrofizicieni teoreticieni, inclusiv Robert Dick, Jim Peebles și George Gamov. Pentru descoperirea lor, Penzias și Wilson au primit în 1978 Premiul Nobel pentru Fizică.

Arată comentarii (148)

Restrângeți comentariile (148)

Încă ne extindem și ne răcim. Doar că ne extindem foarte încet. Și în miliarde de ani. Când gravitația își atinge limita. Universul va începe procesul invers de compresie. Din păcate, nu vom ști cum se va termina.

Răspuns

Nu există nici o îndoială.
Nu există „Big Bang” și nu va exista niciodată.
http://www.proza.ru/texts/2004/09/17-31.html - Nu a fost o explozie mare!!!
http://www.proza.ru/texts/2001/11/14-54.html - Aplicație matematică în afara.
http://www.proza.ru/texts/2006/04/08-05.html - Despre islam, extratereștri și multe altele.
Și pe scurt este așa. Redshift ne spune că în urmă cu ceva timp obiectele îndepărtate erau mai mici decât sunt acum. Finitudinea vitezei luminii este pur și simplu motivul pentru care nu observăm schimbarea vitezei luminii care a avut loc la noi în depărtare (în trecut).
Informația întârzie.
Îndepărtarea subiectivă a obiectelor îndepărtate de la noi este procesul invers al gravitației (subiectiv sau, dacă doriți, aproximare relativă) a obiectelor aflate în interiorul unui sistem sincronizat.
Cu sinceritate,
Serghei

Răspuns

Nu există nicio îndoială, dar cum ar putea fi altfel? Acest fapt, descoperit de fizicienii moderni abia în secolul al XX-lea, a fost atestat în Coran cu paisprezece secole în urmă:

„El [Allah] este Întemeitorul cerurilor și al pământului” (Sura al-Anam: 101).

Teoria Big Bang a arătat că la început toate obiectele din Univers erau una, iar apoi au fost separate. Acest fapt, stabilit de teoria Big Bang, a fost din nou descris acum paisprezece secole în Coran, când oamenii aveau o înțelegere foarte limitată a Universului:

„Oare cei necredincioși nu au văzut că cerurile și pământul erau unite și le-am despărțit...” (Sura Profeții, 30)

Aceasta înseamnă că toată materia a fost creată prin Big Bang dintr-un singur punct și, fiind divizată, a format Universul cunoscut nouă. Expansiunea Universului este una dintre cele mai importante dovezi că Universul a fost creat din nimic. Deși acest fapt a fost descoperit de știință abia în secolul al XX-lea, Allah ne-a informat despre realitatea acestui fapt în Coranul trimis oamenilor cu o mie patru sute de ani în urmă:

„Noi suntem cei care am stabilit Universul (prin puterea Noastră creatoare) și, cu adevărat, Noi suntem cei care îl extindem în mod constant” (Sura The Dispersers, 47).

Big Bang-ul este un indiciu clar că Universul a fost creat din nimic, creat de Creator, creat de Allah.

Răspuns

Dar nu există expansiune a Universului, este practic static și, dimpotrivă, galaxiile se apropie, altfel nu ar mai fi atâtea galaxii care se ciocnesc.

Răspuns

De ce ai decis că lumina irosește puțină energie? (și nu numai lumina) ce învinge? Zboară în aceeași linie dreaptă ca tot ce este în univers, în mare, totul nu se desprinde (pe măsură ce încercăm să coborâm de pe pământ), iar odată aruncat în spațiu, cade în neant. (Sunt un adept al teoria conform căreia universul este umflat, nu se extinde, ceea ce înseamnă, cel mai probabil, că este posibil să existe și alte forțe care obligă totul să zboare fără costuri - amintiți-vă de a doua serie de copii spion, când deja s-au săturat să zboare , și chiar s-au odihnit în timp ce făceau asta. Exagerez, dar mă refer la ceva asemănător) . DEȘI obișnuiam și eu să cred că totul, ceva zboară undeva, învinge ceva, ceea ce înseamnă că pierde energie, dar experiența de viață a demonstrat că pierzând, uneori câștigăm mult mai mult. Poate că acesta este un paradox în fizică? Prin creșterea entropiei, o organizăm și o creștem din nou, dar la un alt nivel?!
PS. Este recomandabil să oferiți un link către această pagină atunci când răspund la săpun, nu am fost aici de mult timp și am avut dificultăți în a găsi unde să răspund!

Răspuns

Dar nu inteleg un lucru. Sper la clarificarea cuiva.
Se susține că soarta Universului depinde de densitatea gazului interstelar. Dacă gazul este suficient de dens, atunci stelele și galaxiile se vor opri mai devreme sau mai târziu să se îndepărteze unele de altele și vor începe să se apropie.
Dar și gazul face parte din Univers.
A apărut în flăcările Big Bang-ului, ca tot ce există.
Cum pot stelele să experimenteze frecare atunci când trec prin gaz care se mișcă în aceeași direcție și cu aceeași viteză ca ele?
Se dovedește că, în orice caz, Universul este sortit expansiunii eterne?
Dacă în acest proces nu intervine un factor imprevizibil - de exemplu, o persoană?

Răspuns

Universul a început în urmă cu aproximativ 15 miliarde de ani, ca o blă fierbinte de materie superdensă, iar de atunci s-a extins și s-a răcit.
Nu sunt astronom, nu sunt om de știință, iar logica mea este destul de simplă, așa că îmi este mai ușor de înțeles.
Există o teorie conform căreia găurile negre sunt centrele galaxiilor.
cu toate acestea, presupun, pe baza celor de mai sus, că este posibil
găurile negre sunt, de asemenea, universuri viitoare. materie superdensă - o gaură neagră care poate fi de orice dimensiune
Cei care au citit sunt rugați să-și trimită gândurile către [email protected]

Răspuns

Structura vidului. Logica mea țărănească: 1+1=2.

Cu mulți ani în urmă, (20 de miliarde de ani) toate contează
(toate particulele elementare și toți cuarcii și antiparticulele și antiquarcii prietenii lor,
toate tipurile de unde: electromagnetice, gravitaționale, muonice, glionice etc.
- totul a fost colectat la un „punct singular”.
Ce a înconjurat atunci punctul singular?
VIDUL ESTE NIMIC.
De acord. Dar de ce vorbesc despre asta în fraze generale, fără a preciza
Nu anume. Mă surprinde de ce acest GODIUN ESTE NIMIC.
nimeni nu scrie cu o formulă fizică?
La urma urmei, fiecare școlar știe că GODUL ESTE NIMIC.
scris cu formula T=0K.
* * *
Și, într-o zi, a avut loc o mare explozie.
În ce spațiu a avut loc această explozie?
În ce spațiu s-a răspândit problema Big Bang-ului?
Nu în T=OK? Este clar că doar în GOALITATE NIMIC este OK.
* * *

Acum ei cred că Universul, ca cadru de referință Absolut, se află în
starea T = 2,7K (rămășițe ale radiației relicve a big bang-ului).
Dar acest studiu de relicve se extinde și se va schimba și scade în viitor.
La ce temperatura va atinge?
Nu T=OK? Astfel, dacă mergem atât în ​​trecut, cât și în prezent și în
în viitor nu putem scăpa de GOCUL - NIMIC.
* * *
Toată lumea știe ce este un punct singular.
Dar nimeni nu știe ce este GOLUL - NIMIC, T=0K.
Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să puneți întrebarea:
Ce parametri geometrici și fizici pot avea particulele la T=OK?
Au volum?
Nu. Aceasta înseamnă că forma lor geometrică este un cerc plat C/D = 3,14
DAR ce fac aceste particule?
Nimic. Sunt în repaus: (h = 0)
Deci sunt chiar aceste particule moarte? La urma urmei, totul în natură este în mișcare.
Pentru a raspunde la aceasta intrebare, este necesar sa intelegem mai clar GOLUL - NIMIC.
* * *
Acest VOL - NIMIC - are limite?
Nu. GOLD - NIMIC este VIDIC - NIMIC.
Nu are limite. VIDUL - NIMIC nu este infinit.
Să scriem asta cu formula: T=0K= .
Cât e ceasul acolo? Nu există timp acolo.
Este inextricabil îmbinat cu spațiul.
Stop.
Dar un astfel de spațiu este descris de Einstein în SRT.
În SRT, spațiul are și o caracteristică negativă și, de asemenea, spațiul este inextricabil fuzionat cu timpul.
Numai în SRT acest EMPTINESS - NIMIC are un alt nume:
spațiul Minkowski cu patru dimensiuni negative.
Apoi SRT descrie comportamentul particulelor având o formă geometrică
formează - un cerc în GOALITATE - NIMIC T=0K.
* * *
Conform SRT, aceste cercuri de particule pot fi în două stări de mișcare:
1) Aceste particule circulare pot zbura drept cu viteza c=1.
În acest tip de mișcare, cercurile de particule sunt numite Quantum of Light (Foton).
2) Aceste particule de cerc se pot roti în jurul diametrului lor și apoi forma și parametrii fizici lor se schimbă conform transformărilor Lorentz.
În acest tip de mișcare, cercurile de particule se numesc electroni.
* * *
Dar care este motivul mișcării particulelor-cercuri, pentru că în VIDUL nu există NIMIC
nimeni nu-i influenteaza pacea?
Teoria cuantică oferă răspunsul la această întrebare.
1) Mișcarea rectilinie a unui cerc de particule depinde de spinul Planck (h=1)
2) Mișcarea de rotație a unui cerc de particule depinde de spin
Goudsmit-Uhlenbeck (ħ = h / 2pi).
* * *
Particule ciudate înconjoară „punctul singular”.
Aceste particule de cerc pot fi în trei stări:
1) h = 0,
2) h = 1,
3) ħ = h / 2pi.
și să ia propriile decizii cu privire la acțiunile de luat.
Doar particulele care au propria lor conștiință pot acționa astfel.
Această conștiință nu poate fi înghețată, se dezvoltă.
Dezvoltarea acestei conștiințe merge „de la dorința vagă la gândirea limpede”.

Răspuns

acest cheag are dimensiunea și durata de viață a unui quarc, ideile moderne spun că universul va trăi 10 în 100 de ani și un quarc trăiește 10-23 de secunde, deci viața quarcului lor și a universului nostru sunt egale, iar masa acestui quarc este egală. egal cu masa universului, deci dacă au un astfel de quarc, atunci care ar trebui să fie steaua lor și ce energie are, trebuie să privim totul prin analogie, există ceva în care există mulți astfel de quarci și se sparg afară și a lovit ceva. Învățătura antică spune că Atotputernicul a creat și a distrus universuri de 950 de ori, ca un fierar lovește o nicovală și zboară scântei. și când am văzut-o pe a noastră în care trăim, a spus că asta e bine, întreb forumul pe care îl respect să mă gândesc la asta

Răspuns

Dragi oameni de știință. SUNT TERRIBIL DE CHIUS DE ÎNTREBAREA CE S-A ÎNTÂMPLAT ÎNAINTE DE BIG BANG. EI Spun CA NU A FOST NIMIC. CUM SĂ ÎNȚELEGEȚI NIMIC ȘI UNDE S-A TERMINAT ACEST NIMIC. VA ROG SĂ MĂ APROAȚI MĂR DE ADEVĂR (CARE ESTE UNEDE)

Răspuns

Această lume are anumite proprietăți. Una dintre aceste proprietăți este simțită SUBIECȚIV de o persoană ca trecerea timpului. Mai precis, această proprietate este descrisă în limbajul matematicii - și această descriere nu coincide complet cu ideile de zi cu zi ale unei persoane despre timp. Mai exact, practic coincide în condiții obișnuite de viață, dar astfel de condiții sunt posibile atunci când diferența devine vizibilă. În special, condițiile Big Bang-ului sunt tocmai astfel încât conceptul de zi cu zi al timpului nu funcționează în ele.

Adică, întrebarea „ce s-a întâmplat înainte de Big Bang?” este incorectă din același motiv ca și întrebarea „ce este la nord de Polul Nord?”

Răspuns

Ascultă, ești un copil deștept. Ar trebui să mă împrietenesc cu tine. De asemenea, mă interesează astronomie și sunt obsedat și de big bang. OAMENII DE ȘTIINȚĂ Spun CĂ NU A FOST NIMIC ÎNAINTE DE BIG BANG. CE ESTE ACEST NIMIC ȘI UNDE SUNT limitele lui.

Răspuns

Poate că există multă obscenitate în numele în sine, de aici tot felul de bârfe? Au numit-o foarte rău, „explozie”, așa că o înțeleg ca o explozie, dar probabil nu chiar o explozie obișnuită? Mulți, chiar și foarte respectați autori, încep să vorbească despre asta ca pe o explozie pur și simplu într-un mod țărănesc, iar acest lucru nu este bine. Ar trebui să organizăm un simpozion științific și să propunem o redenumire, de exemplu „Tranziția transsingulară a materiei”, atunci ar putea exista mai puțină discuție în jurul acestui fenomen evident;))

Răspuns

ma intereseaza asta...
1) „Universul a apărut acum aproximativ 15 miliarde de ani sub forma unui pâlc fierbinte de materie superdensă” - să spunem. De ce geometria universului nostru este aproape plată (euclidiană)? Dacă materia este supradensă, atunci cel puțin suprafața trebuie să fie sferică.
2) Existența originii timpului este echivalentă cu eterogenitatea acestuia. Acest lucru nu este confirmat din câte știu. De ce?
3) Daca presupunem un proces ciclic - expansiune - compresie - formarea unei gauri negre - explozie - ... Am o intrebare despre gaura neagra. (Puțin în afara subiectului, probabil). Evident, materia din ea este comprimată până la un punct (singularitate), iar forțele de compresie - gravitația - ajung la infinit => viteza de comprimare (a suprafeței) tinde spre viteza luminii => în spațiul-timpul nostru formarea a unui astfel de obiect este imposibil... Când va exploda?

Răspuns

Cuvântul „Vid” este absolut incorect pentru știința exactă, la fel ca și cuvântul „Explozie”. Pe baza acestei afirmații, trebuie menționat că orice fenomen fizic trebuie să aibă calități sau proprietăți de înțeles, cum ar fi, de exemplu, volumul. În context, trebuie luat în considerare faptul că toate procesele au loc în limitele acestui volum, iar influența acestor procese se extinde până la anumite limite în exterior.
Deci, - Explozie în Vid! Univers dintr-un ou!Expresii tipice pentru senzația secolului al XIX-lea, care erau strigate de vânzătorii ambulanți de ziare și reviste de atunci.
De fapt, teoria „Big Bang” (într-o descriere competentă) afirmă în mod direct că „Universul a început să se extindă acum aproximativ 15 miliarde de ani dintr-un pâlc fierbinte de materie superdensă”. Nu vorbim deloc despre o explozie sau gol. A fost înaintată doar o ipoteză, confirmată în prezent de o analiză a caracteristicilor radiației cosmice de fond cu microunde. Și să zicem că se numește „The Big Bang Theory”. Doar un act de echilibru frazeologic, nimic mai mult...
P.S. „Natura detestă vidul!”

Răspuns

Am o mica confuzie in cap, cer ajutor, si asa..... Sa spunem ca universul nostru observabil are o vechime de 14,5 miliarde de ani, daca tinem cont ca, de exemplu, viteza medie aritmetica de separare ( îndepărtarea) galaxiilor este să spunem 2000 km/s, apoi timp de 14,5 miliarde de ani, au parcurs o distanță egală cu această viteză, cum observă atunci clustere galactice care se află la o distanță de 13,5 miliarde de ani-lumină de noi, un an lumină este egală cu distanța pe care o parcurge lumina într-un an, a cărei viteză este de aproximativ 300 de mii de kilometri pe secundă, dar expansiunea Universului, de exemplu, este de numai 2000 de kilometri pe secundă, atunci cum au ajuns la o asemenea distanță cu o viteză de îndepărtare de aproximativ 1000 de ori mai mică decât viteza luminii.
În mod logic, cu o viteză de 2000 de kilometri pe secundă, cea mai îndepărtată galaxie de hipocentrul exploziei ar trebui să se afle la o distanță de 1000 de ori mai mică (pentru că viteza de îndepărtare este de 1000 de ori mai mică) și egală cu 14,4 milioane de ani lumină.
Unde nu am inteles, multumesc anticipat

Răspuns

Au trecut deja doi ani de când articolul lui G. Starkman și D. Schwartz, „Este universul bine configurat?” a fost publicat în revista „În lumea științei”, numărul 11 ​​din 2005. Prezintă rezultatele experimentelor pe sateliții COBE și WMAP, care indică clar că Universul este infinit și nu a existat Big Bang. Cât de mult putem vorbi despre el?

Răspuns

Această singularitate este un nonsens. La urma urmei, nimeni nu poate dovedi că parametrii fizici nu se schimbă odată cu schimbarea gravitației. De asemenea, este de nedemonstrat faptul că nu se schimbă în timp. De exemplu, următoarea afirmație nu poate fi respinsă: „timpul de înjumătățire al izotopului U-238 cu șapte mii de ani în urmă a fost pe jumătate mai lung”. Construim toate structurile matematice și cosmologice complexe în timp real și nu putem privi în viitorul îndepărtat sau în trecut (aceasta este întreaga noastră problemă). Prin urmare, întreaga noastră înțelegere a universului este limitată, în principiu, la un nivel foarte scăzut, ei bine, de exemplu, la nivelul mecanicii clasice. Lumea este de necunoscut și, prin urmare, are o origine divină. Dar nimeni nu știe unde este acest Dumnezeu și cum arată.

Răspuns

O întrebare mă „chinuie” de foarte mult timp.
Ce înseamnă „pe măsură ce se răcește”? Un exemplu banal - un fierbător de răcire eliberează o parte din căldură (energie) în spațiul exterior.

Răspunsul evident (este evident?) este spațiul exterior. Și ce este în el atunci.. uh.. gol????.........

Răspuns

• despre „analiza caracteristicilor radiației cosmice de fond cu microunde” (din 04.12.2007 15:08 | Iubitor de știință)
  şi anume: vorbim de compoziţia spectrală a fondului relicte.
  Mai mult, densitatea maximă (pe spectru) corespunde unei temperaturi de câteva grade K (~4, dar m-aș putea înșela). De aici putem afla timpul în care a avut loc răcirea.

  12.02.2009 13:28 | FcuK
  Unde degajă Universul nostru căldură?
  - uită-te la ce returnează un motor de căutare (yandex, google) pentru „moartea la căldură a universului” (ru.wikipedia.org/wiki/Thermal_death)
  Un ibric încălzește mediul (o cameră într-un caz particular). Dar acesta este un exemplu de sistem neînchis (gazul sau electricitatea provine din exterior).
  Problema închiderii universului a fost discutată mai devreme. Și, din câte îmi amintesc, am ajuns la concluzia că universul nu este închis. Dar asta - poate. „simplificare” prea complexă, astfel încât motoarele de căutare „să domnească”.

  05.03.2008 00:53 | ko1111
  În ceea ce privește modificările gravitației: vezi „derivarea constantelor”
  În general, aceasta este viziunea unui teist asupra problemelor universului. Dar problemele de credință nu sunt studiate de știință (exact, de exemplu fizica), deoarece bazate pe - fapte și - rezultate reproductibile.

  12.10.2007 14:45 | Phil
  Există fapte care sunt cel mai bine explicate de teoria Big Bang. Doar că o altă teorie, suficient de „liniară”, nu există încă.
  Secțiunea șiruri are întrebări mari cu „partea practică”.

  Răspuns

Deplasarea cosmologică spre roșu și „anomalia Pioneer” sunt un efect care reprezintă pierderea energiei cinetice în timp, care este convertită în energie de fluctuație a vidului. Acest lucru poate fi verificat cu ușurință făcând calcule simple. Constanta anormală de decelerare a navei spațiale este a = (8,74 +- 1,33)E-10 m/s^2, constanta Hubble este (74,2 +- 3,6) km/s per megaparsec. Lumina parcurge un megaparsec în 1E14 secunde. Înmulțind decelerația anormală cu acest timp, obținem constanta Hubble:
(8,74 +- 1,33) E-10 m/s^2 x 1E14 s = (87,4 +- 13,3) km/s
Acest lucru sugerează că toate particulele, inclusiv fotonii, sunt supuse unei decelerații anormale, dar deoarece fotonii reprezintă unde care se mișcă întotdeauna cu viteza luminii, doar energia, care este pur cinetică pentru fotoni, scade. O situație similară apare atunci când fotonii pierd energie (devin roșii) într-un câmp gravitațional, în timp ce alte particule care pot fi în repaus sunt încetinite, pierzând viteza. Rezultă că deplasarea cosmologică spre roșu poate fi calculată utilizând constanta anormală de decelerare, i.e. în loc de două constante, una este suficientă. Frânare anormală: V=at, unde a este constanta de frânare anormală, t este timpul. În consecință, „deplasarea spre roșu” a undelor de Broglie: z=at/v, unde v este viteza particulei. Deoarece principiul dualității undă-particulă se aplică tuturor particulelor, deplasarea la roșu a undelor fotonice poate fi calculată folosind aceeași formulă: Z=at/c, unde c este viteza fotonului (luminii). De exemplu, aceeași formulă pentru un foton prin constanta Hubble are forma: Z=Ht. (Formulele sunt aproximative, adică pentru mici modificări.) În spațiul cosmic, este necesar să se țină cont de rezistența pe care o pot oferi fluctuațiile de vid. Faptul că ele există și pot exercita presiune a fost confirmat experimental - efectul Casimir. Obiectele în mișcare „se lovesc de” fluctuații de vid. Ei fac ca electronii din orbitele atomice să „tremure”. Conform fizicii cuantice, vidul fizic nu este un vid și interacționează constant cu materia materială - deplasarea Mielului, efectul Casimir etc., interacțiunea reprezintă o forță, deci poate afecta mișcarea.

Mai multe detalii la http://m622.narod.ru/gravity

Răspuns

Efectul Doppler poate fi explicat și prin rotația unui obiect. susținătorilor extinderii le place să folosească exemplul unui tren care se apropie direct de observator. Dacă observatorul vrea să trăiască, va pierde trenul, de exemplu, din dreapta lui. Efectul D. va avea loc. Ce se întâmplă dacă trenul trece la o distanță sigură de la stânga la dreapta pe lângă observator? Va avea loc și efectul D.. Dacă merge în cerc? Apropo, aceasta a fost opinia în cercurile științifice. Destul de dovedit. Dar cumva nu a coincis cu opinia generală. Dar efectul Doppler este cel care se manifestă. baza teoriei big bang-ului. Dar există și prezența radiațiilor „din jar”. Cărbunii ăștia au ajuns la mine. A fost o explozie! Dar care? Contrazice cumva bunul simț că o explozie poate fi începutul creației. Și cum s-au întâmplat toate acestea - pe fugă? Încercați să creați ceva pe fugă. Dar finalul ar putea fi o explozie. De ce nu le trece prin minte teoreticienilor că văd acest sfârșit? Sfârșitul Universului anterior. Și deja într-un loc cald, pe cărbuni, a apărut Universul nostru. Apropo, se poate extinde și se extinde, dar nu cu viteza unei explozii. totul crește, totul se mișcă, totul se învârte. Apropo, explozia de la sfârșit este mai ușor de explicat decât explozia de la început. Un tip deștept arogant, sau chiar un grup de băieți deștepți, se vor juca cu chibrituri și... scriu, aparent, nu degeaba. Nimeni nu s-a uitat pe acest site de mult timp.

Răspuns

Big Bang-ul din punctul de vedere al dinamicii eterului cuantic.
Etapa de comprimare a Universului - dar nu încă colaps. Fluxurile gravitaționale convergente din ce în ce mai dense sunt parțial echilibrate de fluxurile structurale contra-divergente. Dar la o anumită etapă de compresie, fluxurile convergente opresc complet fluxurile divergente care se apropie, ca și cum ar fi blocate. Echilibrul este perturbat, dar se aplică legile de conservare. Și la un anumit stadiu al compresiei, energia blocată și tot mai crescândă a mediului cuantic este eliberată. În acest caz, fluxurile divergente capătă o anumită structură de undă - se formează materia (posibil nouă). Rămășițele de materie veche pot servi ca centre de fluctuații în universul nou-născut.

Răspuns

Dacă a existat un Big Bang, atunci nu una, ci infinit de multe explozii în același timp, deoarece universul este infinit, masa din el este infinită.
În plus, Big Bang-urile care creează galaxii ar trebui să apară în mod regulat la infinit. Întrebarea este când va avea loc următorul Big Bang?
Care este intervalul de timp dintre Big Bang-uri?

Răspuns

Fanii teoriei Big Bang a originii universului încă nu pot răspunde la două întrebări simple:
1. Ce înțeleg ei prin univers?
Dacă acesta este un set de fenomene cosmice DISPONIBILE pentru observația noastră, atunci acesta nu este deloc un univers, ci mai degrabă o megagalaxie.
Dacă și acesta este ceva care se află dincolo de capacitățile noastre de a contempla spațiul, atunci această teorie nu mai este valabilă.
2. Dacă universul a apărut în urma unei explozii, atunci trebuie cunoscută locația acestei explozii, adică centrul universului este punctul de plecare al tuturor coordonatelor.
Centrul universului nu a fost stabilit, dar susținătorii teoriei se pare că nu au inteligența necesară pentru a compara aceste fapte.

Răspuns

• Universul este un număr infinit de faguri. Și fagurii sunt comprimați la dimensiuni și mase critice, apoi un număr infinit de
  Mari explozii. Și totul începe din nou, expansiunea în faguri, formarea galaxiilor în faguri, apoi dizolvarea și compresia lor la mase critice și
  atât la nesfârșit. Dimensiunile celulelor (cuburilor) sunt de aproximativ 100 de megapixeli.

  Răspuns

  • Unul nu îl contrazice pe celălalt.
    Nu am nimic împotriva explicațiilor tale despre structura universului.
    Numai în cazul tău, „Big Bang” ar trebui scris cu o literă mică și nu mai este deloc „mare”.

    Cum crezi că interacționează celulele între ele?

    Răspuns

    • Ca toate masele din Univers datorită forţelor gravitaţionale.Dar din moment ce în fagurii
      masele sunt aceleași, aproximativ 10 până la 49 kg, apoi interacțiunile lor sunt echilibrate.Fagurii sunt celule cubice în centrul cărora se află
      mase maxime - gauri negre care colecteaza treptat toata masa
      celulele ating masa critică și explodează (ies din colaps) și
      totul a mers primul.

      Răspuns

      O gaură neagră, conform teoriei relativității, nu poate „ieși din colaps”. Deci va trebui să renunți la ceva, fie la teoria ta, fie la teoria lui Einstein)))
      Sunt pentru abandonarea lui Einstein.

      Răspuns

1. Spune-mi, legile fizicii, de exemplu, în Nebuloasa Andromeda sunt aceleași cu ale noastre?
2. Să facem un experiment mental. Să umplem tubul de cuarț în formă de L cu un amestec de oxigen și hidrogen în proporția necesară (8:1). Să-l iluminăm uniform cu lumină ultravioletă și să obținem o explozie. Acum vă rugăm să indicați PUNCTUL - centrul exploziei.

Răspuns

• • 1. Așa cred și eu. Atunci care este inconsecvența de a continua dincolo de granițele instrumentale existente?
    2. Ce vreau să spun este că dacă este imposibil de indicat un punct, nu urmează absența unei explozii.
    În plus, „bang”, la propriu, nu este deloc o explozie, ci „boom!” Care poate fi nu numai dintr-o explozie, ci și din diverse alte procese.

    Răspuns

    • 1. La întrebarea și răspunsul: „limitele instrumentale existente”, dacă te înțeleg bine, acestea sunt granițele universului în continuă expansiune. Aceasta înseamnă că spațiul care nu a fost încă atins de „granițe” nu este încă un univers, altfel însuși conceptul de univers „în expansiune” își pierde sensul.
      Adică, expresia „continuare dincolo de granițele instrumentale existente” (ale universului în expansiune) conține două concepte care se exclud reciproc.
      2. Cu obiectele spațiale, spre deosebire de tubul în formă de L, totul este mai simplu:
      Pe lângă faptul că toate sunt aproape de o formă sferică, au și un centru de masă care ar putea călători complet dincolo de centrul universului.

      Răspuns

      Granițele instrumentale... cred că te înțeleg. Ele sunt limitate de sensibilitatea instrumentelor științei moderne.
      Atunci să ne imaginăm ca pe un balon gonflabil: odată cu dezvoltarea științei, aceasta devine din ce în ce mai largă, dar ce temei nu avem nici măcar să ne afirmăm, ci doar să presupunem că aceeași imagine se întâmplă în afara ei?

      Răspuns

      • Ei bine, încă nu am lovit sfera de cristal, există șanse să mergem mai departe :) Chiar dacă fizica se schimbă dincolo de vizibilitatea modernă, nu va exista o limită ascuțită, vom simți dinainte că ceva nu este în regulă, dar până acum nu există așa lucru. Apoi, dacă „acolo” stelele nu emit fotoni, ci un fel de porcărie, atunci ar fi ajuns deja la noi și le-am fi observat (nu ne limităm la 15 miliarde sau cu câți ani în urmă?)

        „toate sunt aproape de o formă sferică, așa că au încă un centru de masă care ar putea călători complet dincolo de centrul universului”.
        Și în _această_ configurație, dacă există o explozie, nu va fi una mare, ci doar supernove în moduri mici. Geometria BV-ului nu este deloc așa, dar să nu vorbesc despre ceea ce eu însumi nu îmi pot imagina. Prefer să spun altceva: _lipsa_ BV creează probleme și mai mari. Stelele și galaxiile evoluează, iar acest proces este ireversibil. Hidrogenul nu va renaște din elemente grele și nu va zbura separat în nori interstelari mari. Și, dacă te uiți în urmă, nici nu obții o imagine staționară. Poate că BV nu este atât de rău până la urmă?

        Răspuns

        • În opinia dumneavoastră, se dovedește că numai BW este capabil să producă hidrogen din elemente grele? Nu este capabilă o „supernovă”?
          Nu sunt împotriva „universului instrumental” (o frază foarte potrivită), sunt împotriva identificării universului instrumental și a Universului.
          Oamenii de știință care studiază Universul au un mare dezavantaj.
          Faptul este că materia neînsuflețită și cea vie sunt pur și simplu foarte diferite; ele există, parcă, în lumi diferite. Orice organism viu se poziționează ca centru al Universului, dar alții înțeleg că nu este așa, că aceasta este doar o iluzie a individului.
          Deci: percepția lumii materiale de către organismele vii este o iluzie.
          (Nu insist că am dreptate, dar dacă ești o persoană inteligentă, atunci măcar încearcă să înțelegi această idee)

          Din acest punct de vedere, este greu să vorbim despre evoluția Universului, deoarece Timpul este și o iluzie a organismelor vii. Pentru Univers, Timpul nu există.

          Toate cele de mai sus contrazic teoria BV.

          Răspuns

          • Mai rau. Și BV este incapabil. Dacă citești scenariul, se vorbește despre energie în stadiile incipiente. Când concentrația (densitatea) sa este mare, cu atât mai puțin nucleele, nicio particule nu este stabilă (acesta nu mai este de la TBB, acesta este un fapt verificat experimental la acceleratoare). Abia atunci când a scăzut au început să apară mai întâi particulele, apoi nucleele. În [partea] observabilă în prezent a Universului, nu există mecanisme pentru o astfel de concentrare a energiei pentru _toată_ (sau majoritatea covârșitoare) materiei. Pentru a restabili ceva, trebuie să „arde” mult mai mult, iar exploziile Supernova sunt post-ardere, nu restaurare.
            Și mai departe. TBV (ca orice altă teorie fizică) nu este cuvinte, ci formule. Iar în formulele TBV este implicat întregul spațiu disponibil, și nu doar piesa observată. Dacă ar fi posibil să ne limităm la o parte, fiți liniștiți, cineva a pus deja la punct o astfel de ramură (toată lumea vrea Premiul Nobel).

            „Orice organism viu se poziționează ca centru al Universului, dar alții înțeleg că nu este așa, că aceasta este doar o iluzie a individului.”
            Aveți grijă când vă întoarceți! :) O persoană a ajuns la aceleași concluzii că sistemul său de coordonate, oricât de dezechilibrat ar fi din cauza gravitației, accelerației sau rotației, nu este mai rău decât cel al altor indivizi. Și pentru alții nu este mai rău decât pentru el. Apoi a derivat formule despre cum să treci de la un sistem strâmb la unul denaturat...
            „Deci: percepția lumii materiale de către organismele vii este o iluzie.”
            Deci: asta nu este fizică. Aceasta este filozofie. Și, _în_la_filozofie_, acesta este un gând absolut _corect_, pentru că nu poate fi infirmat. Și pentru a reveni la fizică, fă următorul experiment (poți și mental): ia un ciocan și lovește-ți oricare dintre degete cu o forță decentă. Și apoi încearcă să te convingi că tot ce s-a întâmplat este o iluzie pură și, de fapt, nimic nu te doare. (În filozofie, această experiență nu funcționează, pentru că nici un filosof nu ar ridica vreodată un ciocan. Și nu mă deranjează degetele altora.)
            Poate fi o iluzie, dar această iluzie nu este orice fel, este construită după anumite reguli. Pentru filozofi, să spunem asta: în iluzia Universului (la urma urmei, Universul este și o iluzie!) s-a produs iluzia Big Bang-ului, descrisă prin formule iluzorii. Cam lung. Este mai bine să scoateți iluzoria dintre paranteze.

            Răspuns

            • "Și încă ceva. TBV (ca orice altă teorie fizică) nu sunt cuvinte, ci formule."
              Ca orice TEORIE, acestea nu sunt formule, ci cuvinte, nu le dați peste cap.
              „Și formulele TBV folosesc tot spațiul disponibil”
              Cine o are în numerar? Vrei să începi toată conversația de la început despre diferența, așa cum ai spus pe bună dreptate, dintre universul instrumental și Univers?

              „Un om a ajuns la aceeași concluzie că sistemul său de coordonate, oricât de dezechilibrat ar fi din cauza gravitației, accelerației sau rotației, nu este mai rău decât al altor indivizi. Și alții nu îl au mai rău decât al lui. Apoi a dedus formule. despre cum să treci de la un sistem strâmb la unul deformat..."
              Ai înțeles corect punctul meu de vedere)))
              Au fost deja derivate formule similare: ipoteza lui Poincaré despre multidimensionalitatea (mai mult de 3) a spațiului, teoria relativității, TBI...

              Experimentele la acceleratoare sunt spațiu gol, încă de la începutul construcției colisionarului am fost sigur de asta. Până când nu se inventează dispozitive capabile să înregistreze viteza interacțiunii gravitaționale, nu se poate aștepta de la ele la nicio descoperire specială.

              Răspuns

              • „Ca orice TEORIE, acestea nu sunt formule, ci cuvinte”
                Dacă vrei să spui că ecuațiile sunt doar un rezumat al declarațiilor verbale, atunci sunt de acord. Și dacă le considerați un supliment gratuit la Wise Thoughts, atunci aceasta nu este fizică, aceasta este iarăși filozofie. Așa că alunecăm în criticile teoremei lui Pitagora: este incorectă, pentru că imaginea nu arată pantaloni, ci pantaloni scurți! (Pentru cei avansați care vor spune că pantalonii scurti sunt și pantaloni, să lămurim: sunt strâmbi, nicio persoană decentă nu i-ar purta).
                „Cine are numerar?” Noi toți avem. Alegeți orice punct de referință: vreți Pământul, vreți Soarele, o stea pe 2/3 din celălalt braț al Galaxiei, oricare. Selectați _orice_ alt punct. Din ecuațiile TBB va fi posibil să se găsească poziția acestui alt punct în raport cu poziția punctului de referință în orice moment din timp înapoi, până la limita de aplicabilitate a teoriei.
                „Experimentele acceleratoare sunt spațiu gol”
                Ei bine, da, totul în lume este o prostie, cu excepția albinelor sălbatice. Mai bine, spune-mi cum să fac față problemei stelelor în vârstă?

                Răspuns

                • Înțelegi diferența dintre teorie și drept?
                  Deci teoria sunt cuvinte, legea sunt formule.

                  „Noi toți” luați împreună nu suntem capabili să luăm ca punct de referință spațiul care se află dincolo de tangibilitatea instrumentelor noastre și nici nu putem calcula locația acestuia după N ori.
                  Nu știu despre îmbătrânirea stelelor, dar cred că majoritatea răspunsurilor la întrebări vor fi date odată cu descoperirea particulelor responsabile de gravitație.

                  Apropo, din moment ce deții „Gânduri înțelepte”, arată-mi rolul materiei întunecate (nemanifestate până în prezent) în formulele TBV.))))

                  Răspuns

            Viteza interacțiunii gravitaționale a fost studiată de N.A. Kozyrev, profesor la Observatorul Pulkovo în anii 50 ai secolului XX. Și a arătat că se răspândește aproape instantaneu și a numit-o fluxuri de timp!!!

            Răspuns

            Nu știu dacă acest lucru vă va surprinde sau dacă știați dinainte, dar în colecția de lucrări a lui N.A. Kozyrev (de pe site-ul pe care l-ați indicat) nu există nimic despre viteza interacțiunii gravitaționale. Nu este în partea 1 „Astrofizică teoretică”, nici în a 2-a „Astronomie observațională”, nici măcar în a 3-a „Mecanica cauzală”. Nici termenul „fluxuri de timp” nu apare. Ca aceasta.

            Răspuns

        ...Se cunosc date experimentale despre viteza gravitației?
        Desigur, sunt cunoscuți: Laplace s-a ocupat de această problemă în secolul al XVII-lea. El a tras o concluzie despre viteza gravitației analizând datele cunoscute la acel moment despre mișcarea Lunii și a planetelor. Ideea a fost aceasta. Orbitele Lunii și ale planetelor nu sunt circulare: distanțele dintre Lună și Pământ, precum și dintre planete și Soare, sunt în continuă schimbare. Dacă modificările corespunzătoare ale forțelor gravitaționale ar avea loc cu întârzieri, atunci orbitele ar evolua. Dar observațiile astronomice vechi de secole au indicat că, chiar dacă apar astfel de evoluții orbitale, rezultatele lor sunt neglijabile. De aici Laplace a obținut o limită inferioară a vitezei gravitației: această limită inferioară s-a dovedit a fi cu 7 (șapte) ordine de mărime mai mare decât viteza luminii în vid. Wow într-adevăr?
        Și acesta a fost doar primul pas. Mijloacele tehnice moderne oferă rezultate și mai impresionante! Astfel, Van Flandern vorbește despre un experiment în care, într-un anumit interval de timp, s-au primit secvențe de impulsuri de la pulsari situate în diferite locuri din sfera cerească – și toate aceste date au fost prelucrate împreună. Pe baza schimbărilor frecvențelor de repetare a impulsurilor, a fost determinat vectorul curent al vitezei Pământului. Luând derivata acestui vector în raport cu timpul, am obținut vectorul de accelerație curent al Pământului. S-a dovedit că componenta acestui vector, datorită atracției către Soare, este îndreptată nu spre centrul poziției aparente instantanee a Soarelui, ci spre centrul poziției sale adevărate instantanee. Lumina experimentează o derivă laterală (aberația Bradley), dar gravitația nu! Conform rezultatelor acestui experiment, limita inferioară a vitezei gravitației depășește viteza luminii în vid cu 11 ordine de mărime...
        Acesta este un fragment de acolo:
        http://darislav.com/index.php?option=com_content&view=ar tickle&id=605:tyagotenie&catid=27:2008-08-27-07-26-14 &Itemid=123

        Răspuns

Dragă a_b dvs. "Stelele, galaxiile evoluează, iar acest proces este ireversibil. Hidrogenul nu se va naște din nou din elemente grele și nu se va împrăștia în nori interstelari mari" - este aceasta o credință sau o afirmație? Dacă al doilea, atunci nu este adevărat, dacă primul, atunci puteți arăta și veți vedea opusul, cum hidrogenul se formează din nou din elemente grele și se împrăștie în nori interstelari mari.

Răspuns

Conform legii lui Hubball, pentru o distanță de 12 mpc viteza galaxiilor va fi de 1.200 km/s, pentru 600 mpc - 60.000 km/s, prin urmare, dacă presupunem că distanța este de 40.000 mpc, atunci viteza galaxiilor va fi mai mare decât viteza luminii și aceasta nu este o teorie inacceptabilă a relativității.
Ideea unui Univers în expansiune dă o creștere a vitezei de expansiune a galaxiilor proporțional cu distanța lor de centrul exploziei. Dar unde este centrul? Dacă recunoaștem centrul, atunci într-un spațiu infinit într-un timp finit, ceva care zboară trebuie să ocupe totuși o zonă locală finită și atunci întrebarea este ce este dincolo de aceste limite.

Răspuns

• Ai avea dreptate dacă lucrurile ar fi așa cum îți imaginezi. Au dat o lovitură bună galaxiilor, iar acum zboară în toate direcțiile. Cuvântul „explozie” te-a indus în eroare. Înlocuiți-l cu cuvântul „proces”, acest lucru ar trebui să vă ajute la înțelegere. Proces mare. „Infinit multe” _procese_ mari (exploziv...) sunt un proces mare.
  Cum arată acest proces? Să ne imaginăm pentru o secundă că am marcat Universul la anumite intervale cu molecule de aer [imobile]. Deci, stelele nu zboară fluierând prin acest aer, nu, în imediata apropiere a _fiecărei_ stele aerul este practic nemișcat. Dar distanța dintre _fiecare_ molecule vecine crește treptat în timp (aceeași pentru fiecare pereche). Și aceasta nu este expansiunea gazului în gol, pentru că am umplut _întregul_ Univers cu gaz. Însuși „baza” la care sunt „bătute” moleculele noastre se va umfla. Vă rugăm să rețineți că aici nu se simte miros de „explozie”!
  Fie ca viteza de „umflare” între o pereche adiacentă de molecule să fie egală cu V. Apoi, după timpul t, se vor îndepărta cu o distanță V*t. Și după o moleculă se va mișca 2*V*t. Acestea. viteza sa de evacuare va fi de 2*V. Și o moleculă separată de N bucăți va fugi cu o viteză de N*V. Acea. viteza de decolare crește liniar cu distanța.
  Dar cel mai important lucru este că imaginea nu se schimbă dacă luăm _orice_ altă moleculă ca punct de plecare, în _orice_ direcție. Ei bine, unde este centrul aici și de ce este nevoie de el?
  „Teoria relativității nu poate suporta asta”
  Este gresit. Teoria relativității interzice _interacțiunile_ superluminale. Așadar, fluturați laserul în direcția Lunii cu o viteză de 90 de grade/sec, iar un „iepuraș” va alerga peste Lună cu viteză superluminală (puteți calcula cu ce viteză). Expansiunea Universului, dimpotrivă, se dovedește a fi una dintre soluțiile ecuațiilor lui Einstein (la o anumită valoare a parametrilor).

  Răspuns

  • Ei au descris perfect procesul de expansiune în interiorul universului, dar nu universul însuși.
    „Nu este adevărat. Teoria relativității interzice interacțiunile superluminale”. Interacțiunea gravitațională este cu ordine de mărime mai rapidă decât interacțiunea luminii... teoria relativității este în repaus.

    Răspuns

    • • Nu avem nevoie de o vedere din interior.
        Descrieți cum se comportă limitele universului!
        Și este imposibil să calculezi centrul pe baza comportamentului lor? la urma urmei, timpul de explozie a fost calculat în acest fel.
        Amuzant este că pe baza efectului Doppler, care are excepții, care nici măcar nu pot fi numite o regulă, se construiește un lanț de concluzii dubioase care duc la concluzii despre curbura spațiului. Nu aș fi surprins dacă vor începe curând să vorbească despre lumi paralele.

        Răspuns

        • • • • Nu văd nicio contradicție. Acest lucru este atât de evident încât nu știu ce altceva să clarific.
                Probabil crezi la fel)))
                Amuzant. Nu te poți descurca fără al treilea.

                „Dacă redați filmul invers, atunci toată lumea va ajunge la „punct” _în același timp_”
                Nu există niciun motiv să presupunem. că materia nemanifestată (de știință) se va comporta în același mod.

                Răspuns

                • Un soc din grădină este un tip în Kiev: aceasta nu este o contradicție, verigile din lanțul logic lipsesc pur și simplu. Nu există granițe - ... - materia vizibilă se extinde, nu Universul. Ce se află în spatele „...”?
                  Permiteți-mi să explic dacă există limite: există limite - determinăm distanțele până la ele - găsim centrul geometric - calculăm răspândirea din acesta.
                  „Nu există niciun motiv să presupunem că materia nemanifestată (de știință) se va comporta în același mod.”
                  Despre cel nemanifestat - da, nu se poate spune nimic. Și „materia întunecată” s-a manifestat ca gravitație.
                  PS
                  În același timp, vă rugăm să ne spuneți despre excepțiile de la efectul Doppler.

                  Răspuns

                  • Este extinderea spațiului diferită de expansiunea în spațiu?
                    Cum se poate extinde ceva care nu are limite?
                    Să spunem „întunecat” în loc de „nemanifestat” – se va schimba sensul?

                    Nu m-am exprimat corect despre excepțiile din efectul Doppler,
                    însemna că unele nebuloase și galaxii nu se îndepărtează, ci se apropie de noi (interesant, prin analogie cu efectul împrăștierii în orice punct al universului, aceste nebuloase se apropie de orice punct al universului). Am încercat să găsesc acest site... vai, am găsit știri interesante, care, însă, nu au nicio legătură cu conversația noastră - http://grani.ru/Society/Science/m.52747.html

                    Răspuns

                    • Îmi pare rău, voi rearanja puțin întrebările.
                      „Cum se poate extinde ceva care nu are granițe?”
                      Ce are granițele se pot extinde, nu? Minunat. Să împingem granițele mai larg, nimic nu se va schimba, nu-i așa? Ei bine, ultimul pas este să le duci la infinit. Nu există limite, procesul rămâne.
                      „Este extinderea spațiului diferită de expansiunea în spațiu?”
                      E diferit. Imaginați-vă două șiruri de mărgele, unul pe un șir, celălalt pe o bandă elastică. Expansiunea în spațiu este mișcarea margelelor de-a lungul unei frânghii; există anumite consecințe ale unei astfel de mișcări a mărgelei în raport cu locul de pe frânghie unde se află în prezent. Expansiunea spațiului este întinderea elasticului; fiecare șirag se sprijină în raport cu punctul său pe elastic.
                      „Să spunem „întunecat” în loc de „nemanifestat” - se va schimba sensul?
                      Drastic. Nemanifestat înseamnă a nu interacționa în niciun fel, ceea ce echivalează cu inexistența. „Întunecat” înseamnă a nu participa la alte interacțiuni, cu excepția gravitaționale; Se știu foarte puține despre ea, dar nu atât de mult încât _nimic_. Se aglomerează cu materie obișnuită și, din moment ce nu s-a separat încă, este la fel și retrospectiv.
                      „unele nebuloase și galaxii nu se îndepărtează, ci se apropie de noi (interesant, prin analogie cu efectul împrăștierii în orice punct al universului, aceste nebuloase se apropie de orice punct al universului)”
                      Căutați grupul local de galaxii. Galaxiile din grup participă la mișcare în jurul centrului de masă al grupului, cu viteze destul de decente, depășind viteza recesiunii la distanțe atât de „mici”. Ei nu se apropie de niciun punct din Univers, ci doar de cei care se află în direcția vectorului viteză și apoi numai până la o anumită distanță (la urma urmei, propria lor viteză în raport cu punctul selectat este constantă, iar viteza de retragerea crește liniar cu distanța până la punct).

                      Răspuns

                      • La ultimul pas, când granițele universului sunt transferate la infinit (abandonarea granițelor), are loc o tranziție calitativă de la expansiunea spațiului la expansiunea în spațiu.
                        Materia întunecată nu se adună cu materia obișnuită.
                        Despre Grupul Local de Galaxii - vă mulțumesc, îl voi căuta în voie, aici recunosc că aveți dreptate.

                        Răspuns

                    • "Extinderea în spațiu este mișcarea margelelor de-a lungul unei frânghii; există anumite consecințe ale unei astfel de mișcări a unei mărgele în raport cu locul de pe frânghie unde se află în prezent. Expansiunea spațiului este întinderea unei benzi elastice; fiecare șirag este în repaus față de punctul său de pe banda elastică.”
                      În ceea ce privește frânghia, banda de cauciuc.... Ce joacă rolul de frânghie sau de banda de cauciuc în Univers? Dacă le eliminați din exemplul dvs. (fă-le nu reale, ci imaginare), atunci nu va exista nicio diferență în comportamentul margelelor.

                      Răspuns

strelijrili:
„Interacțiunea gravitațională este cu ordine de mărime mai rapidă decât lumina”
Boom:
„Inerția maselor nu s-ar manifesta instantaneu”

Ai putea ajunge cumva la o înțelegere între voi. „Ordinele de mărime” și „instantaneu” nu sunt deloc același lucru. La scară cosmică, viteza luminii este cea a melcului, iar _cea mai apropiată_ stea este la 4 ani distanță. Expediția Magellanic a făcut ocolul lumii în 3 ani.
PS
Ar fi bine să aveți niște calcule sau un link către calcule...

Răspuns

Dar s-a dovedit că procesul a început acum aproximativ 15 miliarde de ani. Ce s-a întâmplat
inainte si cand se va termina?
Teoria relativității interzice interacțiunile superluminale - și ce
interacțiuni gravitaționale? Inerția maselor nu s-ar manifesta instantaneu, ci după mulți ani lumină!!! Setarea limitei de viteză
Aceasta este o frână în dezvoltarea științei!

Răspuns

Salutari tuturor! interesat de misterul originii „Universului” LUMII NOASTRE.
La această întrebare, vechii filozofi au spus că „Universul-lume este structurat ca doi șerpi care se înghit unul pe altul”.
Și în acest sens, teoria Big Bang nu este în întregime adevărată.
M-a interesat și „ce s-a întâmplat de fapt, dar s-a dovedit a fi și va fi...”
După analiza datelor, am ajuns la următoarea concluzie - PARADOX; În primul rând - Ce este Universul și ce este Big Bang-ul?
și ce înțelegem prin aceste concepte?
Iar paradoxul este că; Nu a existat nici un Big Bang și a fost un Big Bang și există o mulțime de dovezi pentru asta...
Nu cu mult timp în urmă, mass-media a scris și a spus că în urmă cu un an sau doi astronomii au înregistrat o puternică explozie flash
și asta trebuia să fie nașterea unei galaxii, iar ceea ce este o galaxie este un mini univers.
Conform teoriei Corzilor, s-a calculat că forma universurilor poate fi sferică, spirală sau în formă de gantere și alte forme, ceea ce vedem în forma galaxiilor.
Acest lucru are ca rezultat un big bang și nașterea universului.
Urmând mai departe această cale, galaxia noastră Calea Lactee este, de asemenea, un mini univers și poate putem elimina acest cuvânt „mini”
la urma urmei, în funcție de unde privești de pe Pământ, Pământul poate fi și un mini univers,
și chiar continente, mări și zone individuale...

Răspuns

În ceea ce privește cât timp va continua expansiunea Universului și ce urmează.
După cum am înțeles, există multe alte universuri dincolo de Universul nostru. Pe măsură ce fiecare univers se extinde, este din ce în ce mai „presat” împotriva altor universuri, în urma cărora se formează „puncte de compresie”. Aceste puncte devin ulterior punctele care apoi explodează și dau naștere la noi universuri. Și așa mai departe la nesfârșit.

Răspuns

• Permiteți-mi, dragă publică, să iau parte în comunitatea dumneavoastră la discutarea problemelor stringente ale universului. Mă bucur că am dat peste acest site și m-am asigurat că nu sunt singurul care se toarnă în propriul meu suc pe această temă. Cel mai mult sunt impresionat de a-b, strelijrili, Boom - așa cum a spus unul dintre clasici, „tovarăși, sunteți pe calea cea bună”. După părerea mea, ipoteza „Big Bang-ului” și a expansiunii Universului (aceasta nici măcar nu poate fi numită o teorie) este insuportabilă și se transformă cu încredere într-o religie științifică a mileniului al III-lea. Inconsecvența expansiunii Universului și, în consecință, „BV” este că faptul deplasării spre roșu în spectrele galaxiilor observate se explică prin efectul Doppler, întrebarea se pune pe ce bază? Se pare că nu există niciun motiv, nu există nicio bază de dovezi. Concluziile din rezolvarea ecuațiilor nu pot fi fapte până când nu sunt confirmate prin observații, adică. transformat în fapte. Ipoteza expansiunii intră imediat în paradoxul ei: observând galaxii îndepărtate, E. Hubble a stabilit izotropia deplasării spre roșu, adică. independența acestuia față de direcția de observație, interpretând c.s. Efectul Doppler duce la îndepărtarea galaxiilor de observator, astfel încât observatorul se află într-un punct „singular”, punctul „Big Bang”. Și din moment ce noi, fiind pe Pământ în Sistemul Solar al Galaxiei Căii Lactee și suntem participanți obișnuiți la acest proces, am putea fi în orice alt punct al Universului, se dovedește că punctul singular este situat în întregul Univers. Acest lucru este deja dincolo de bunul simț. Este chiar atât de greu?
  Este necesar să revenim la natura faptului deplasării spre roșu și să oferim o explicație rezonabilă a fizicii acestui fenomen. Și pot exista opțiuni aici.

  Nu am vrut să mă introduc în discuție, dar... ceva mi-a lovit o coardă - cineva a înțeles filozofia și așa... iată:
  1. Există un Big Bang! La fel ca și cea mică.Secvențele BV propuse astăzi sunt extrem de nefondate. Nu din partea matematicii, care este doar un instrument pentru studierea Realității și „desenează” doar Imaginea ei și are dreptul de a genera doar Imaginea, și nu Realitatea în sine. Nu din filozofie, care a fost împinsă în dulapul științei. A fost jignită și acum chicotește, privind de acolo cum încearcă să nască ceva fără ea.Da, se întâmplă doar avorturile spontane - fără moașă. Și voi urmări până voi suporta. Acum - dacă adunați toate comentariile și le amestecați - aceasta este exact ceea ce se dovedește a fi teoria BV. Și totul în ea - chiar și viteza influenței gravitaționale este deja acolo. Ei bine, dar desigur - există o graviton, deci...
  2. Luați în considerare postulatul - radiația cosmică de fond cu microunde nu are nimic de-a face cu BV-ul în sine. Se referă... la o altă explozie - asta, cetățeni, este filozofie. Și nu e nevoie să ne certăm - cu filozofia. Totuși, cel mai mare - atât ca rang, cât și ca experiență și ca statut.
  3. Nu ar trebui să confundați niciodată ceea ce este aparent cu realul. Deși în spatele fiecărei Apariții, există întotdeauna o Fantomă a Realului. Și în holografie, la început, există un obiect natural și în orice film - dar desigur. Dar pe ecran există doar Imaginea. Căutați semnificația BV! Dacă obosiți, atunci „labele” în sus și spre filozofie. Ea nu este dăunătoare și nici răzbunătoare - îi va arăta.Chiar mâine! Dar „labele” sunt o necesitate - ei bine, trebuie să existe o compensație, cel puțin morală. Și apoi - tu însuți. Mai sunt încă o mulțime de lucruri - suficiente pentru toată lumea - pentru a le găzdui.
  4. Adevărat, unele lucruri vor trebui curățate. OTO, de exemplu. „Redita” era prăfuită, iar moliile o mestecaseră pe alocuri. Artefact? - Da, nimeni nu este împotriva ei. Dar nimic mai mult. Altfel, fundația științei a început deja să semene cu un butic - „arome” - en-gros și cu amănuntul, gluoni de la producători importați, chiar și comenzi pentru bosoni - acum, spun ei, ar trebui să le primească.
  5. Nu, cetățeni – Natura este economică. Și așa cum a spus odată un membru al parlamentului unei puteri care nu este foarte prietenoasă cu noi, „nu se luxează din motive inutile.” Și câte „motive” elementare există deja? Deci - „răspunsul nostru către Chamberlain” - filozofia notează că numărul lor este nenumărat și tocmai aici salvează Natura.(Fizicienii, desigur, nu pot înțelege acest lucru, dar își pot aminti?) Natura nu este comerț! Acolo, desigur, nici un singur butic nu poate face față atât de multe dintre ele, chiar dacă explodează.
  Totul se va repeta din nou de la început.Așa cum a remarcat pe bună dreptate unul dintre comentatori, aceasta este dialectica. Și, după cum știți, face parte din filozofie... hm. (Vă rog să nu o confundați cu matematica - oh, această matematică.

  Răspuns

  A existat un Big Bang, dar nu în forma în care ți-l imaginezi. Conform teoriei M, în care lumea noastră, care este reprezentată ca o brană pentru a conecta interacțiunile fundamentale, a fost răsturnată în timpul Big Bang-ului. Pentru a nu intra în detalii, voi spune că BV a fost în fiecare punct al spațiului simultan, iar procesul în sine a avut loc din interiorul microlumii.

  Răspuns

  Despre Big Bang (BB), în opinia mea, nu a existat deloc BB, doar particule de la început Proto Particule fără masă și încărcătură la început împrăștiate creând sub-spațiu, au fost două dintre ele, o cruce și un zero, a spune că au fost multe înseamnă a nu spune nimic. Și a fost un centru de unde s-au născut, iar din centru au venit valuri de cuantizare. Particula în sine este ceva și o parte din ele este deja tangibilă. În sfârşitul, apar hidrogenul şi alte elemente.A apărut materia şi gravitaţia şi a apărut mişcarea, a apărut spaţiul şi timpul, timpul direct pentru materie. Și în fiecare punct de acumulare de elemente a avut loc propria sa Mare, adică Mica Explozie, nașterea stelelor, galaxiilor etc., etc. Crucile și zerourile în sine există sub forma unui fel de filtru al unei celule reticulate. , materia se deplasează prin ele, biocelula se schimbă, îmbătrânind. Biocelula, care trece prin filtrul de timp, pare să numără invers 1.2.3.4.5. etc. iar timpul contează X.0.X.0.X. sau 0.1.0.1.0.1.cum doriți. Cu o compresie mare a gravitației, aceasta este ca undele de cuantizare pentru ei și sunt porționate, apare o umbră de masă. Și timpul în astfel de zone ale spațiului curge diferit. Este confuz și comprimat. TIMPUL nu este altceva decât mișcare în spațiu saturat cu proto-particule, adică. stând sau stând într-un singur loc, te miști cumva din cauza rotației pământului în jurul axelor pământului, soarelui, galaxiei etc. Este o greșeală să crezi că nu există timp pentru o piatră sau un meteorit pentru că acestea nu se schimbă în timp, nu îmbătrânesc, piatra se întinde singură pe mal și meteoritul zboară în tăcere neagră pentru totdeauna.La urma urmei, mai devreme sau mai târziu meteoritul va lovi ceva, dar ridici piatra și o arunci în apa, sau va cădea în zdrobitorul de piatră, sau nici meteoritul nu va întâlni piatra. Deci fiecare particulă are propriul destin, dacă vrei. Și, în general, nu va exista nici un colaps, ateii nu vor aștepta. În viitor, universul se va răci. Hidrogenul din stele se va arde, va veni întunericul egiptean, da, dar! Tic Tac Toe nu va dispărea nicăieri pentru că în opinia noastră oricum nu există.Cuantizarea abia va începe din nou.Nașterea unui nou Hidrogen.Un nou Univers,se pare că va fi și mai mare pentru că rămășițele Universului anterior M-am gândit la asta ieri și am postat mai multe inventii brute, haotice.

  Răspuns

  Ce zici de această teorie? Fotografiile universului și ale creierului sunt similare în multe privințe. Ce se întâmplă dacă Universul este creierul cuiva, pe o mică particule din care trăim. Atunci Big Bang-ul este originea sau nașterea lui, Expansiunea Universului este creșterea corpului său, când creșterea se oprește, expansiunea Universului se va opri, iar când va începe să îmbătrânească, Universul va începe să se micșoreze, când moare, Universul se va întoarce la punctul de la care a început.
  În același mod, în creierul nostru, pe un neuron sau satelitul său, poate exista aceeași viață ca și pe planeta Pământ.

  Răspuns

  Uneori undele de Broglie sunt interpretate ca unde de probabilitate, dar probabilitatea este un concept pur matematic și nu are nimic de-a face cu difracția și interferența. Acum că a devenit general acceptat că vidul este una dintre formele de materie care reprezintă starea câmpului cuantic cu cea mai mică energie, nu mai este nevoie de astfel de interpretări idealiste. Doar undele reale dintr-un mediu pot crea difracție și interferență, ceea ce se aplică și undelor de Broglie. În același timp, nu există unde fără energie, deoarece orice unde propagă oscilații care reprezintă pomparea unui tip de energie în altul în mediul însuși și invers. Cu un astfel de proces fizic, există întotdeauna o pierdere de energie a valurilor (disiparea energiei), care se transformă în energia internă a mediului. Propagarea undelor într-un vid fizic nu face excepție, deoarece vidul nu este un vid; în el, ca în orice mediu, au loc fluctuații „termice”, care se numesc oscilații în punctul zero ale câmpului electromagnetic. Undele De Broglie (undele de energie cinetică), la fel ca orice valuri, pierd energie în timp, care se transformă în energia internă a vidului (energia fluctuațiilor de vid), care este observată ca frânarea corpurilor - „anomalia Pioneer” efect.

  O formulă unică pentru disiparea (pierderea) energiei cinetice în timpul unei perioade de oscilație a undei de Broglie este derivată pentru toate corpurile și particulele, inclusiv fotonii: W=Hhс/v, unde H este constanta Hubble 2.4E-18 1 /s, h este constanta Planck, c - viteza luminii, v - viteza particulelor. De exemplu, dacă o particulă (corp) care cântărește 1 gram (m = 0,001 kg) zboară cu o viteză de 10000 m/s timp de 100 de ani (t = 3155760000 sec), atunci unda de Broglie va face 4,76E47 oscilații (tmv^ 2/h) , în consecință, disiparea energiei cinetice va fi tmv^2/h x hH(s/v) = Hсvtm = 22,7 J. În acest caz, viteza va scădea la 9997,7 m/s, iar „deplasarea la roșu”. ” al undei de Broglie va fi Z = (10000 m/s - 9997,7 m/s) / 10000 m/s = 0,00023. Fotonii sunt calculați într-un mod similar, dar trebuie doar să vă amintiți că pierderea de energie nu duce la o schimbare a vitezei. Formula poate fi considerată exactă, deoarece este calculată o singură perioadă de oscilație. Acum, folosind constanta Hubble, folosind o singură formulă, este posibil să se calculeze nu numai înroșirea fotonilor, ci și decelerația navelor spațiale - efectul „anomalia Pioneer”. În acest caz, calculele coincid complet cu datele experimentale.
  Si totul se schimba!!! Expansiunea galaxiilor încetinește cu o accelerație de 8,9212 la 10"-14 m/sec"2. Mai mult, „etapa inflaționistă” se transformă într-o „perioadă de încetinire anormală”!!!
  Și obiectele vechi de 13 miliarde de ani la momentul evenimentelor observate se aflau la 13 miliarde de ani lumină de locația actuală a Pământului.
  Deci, ținând cont de decelerația progresivă și îndepărtarea obiectelor observate, BV a avut loc acum 50 de miliarde de ani, dar cu doar 14 miliarde de ani în urmă a început formarea stelelor și galaxiilor.

  Răspuns

  Dar nu există o expansiune a Universului, este practic static și, dimpotrivă, galaxiile se apropie, altfel nu s-ar fi observat atâtea galaxii aflate în apropiere sau care se ciocnesc deja.
  Din păcate, Hubble a făcut o concluzie prematură despre recesiunea galaxiilor. Nu există împrăștiere, deplasarea la roșu nu indică îndepărtarea obiectelor, ci o schimbare a proprietăților lor în timpul în care lumina de la ele ajunge la noi pe distanțe atât de mari. Acestea. Nu vedem imaginea reală din cauza vitezei finite a luminii.
  Personal, cred că Universul este infinit și etern.

  Răspuns

  Cu o explozie mare s-ar forma toate elementele tabelului periodic Dm.Mnd. Condițiile au fost mai mult decât potrivite, atât de presiune, cât și de temperatură, dar din anumite motive acest lucru nu s-a întâmplat. Dar s-a întâmplat ceva complet opus - întregul univers era plin doar cu atomi de hidrogen care nu fuseseră supuși niciunei (absolut nicio) influență. Abia atunci această materie primară a interacționat și a umplut universul cu lumină, căldură și elemente mai grele. Aceasta înseamnă că fie explozia a fost rece și fără presiune, fie... ceea ce se numește granița (membrana) Big Bang-ului este o gaură albă care încă generează hidrogen rece în interiorul ei în timpul expansiunii. Și în timpul expansiunii, tocmai procesul de răcire are loc, din câte îmi amintesc. Aceasta, apropo, explică temperatura radiației cosmice de fond cu microunde.

  Răspuns

  Există o problemă principală cu această teorie: nimeni nu poate explica de ce a explodat? La urma urmei, conform teoriei relativității, timpul nu există în punctul de singularitate. Dacă timpul nu există, atunci nu pot apărea schimbări. Conform teoriei relativității, orice punct de singularitate este ABSOLUT static. Cu toate acestea, dacă abandonăm metoda matematică convenabilă de a conecta spațiul și timpul într-un singur continuum și ne întoarcem la o înțelegere reală a timpului, atunci totul cade la locul său. Atunci teoria „nu interferează” cu procesele reale care au loc în punctul de singularitate.
  Big Bang-ul și îndepărtarea accelerată a galaxiilor sunt rezultatul interacțiunii energiei (dintre care cea mai mare parte este încă sub formă de masă) și vidului în spațiu. Energia și vidul pur și simplu pătrund una în alta (se amestecă). Timpul este pur și simplu numărul de perioade de schimbare în sistemul ciclic de referință, în raport cu care se măsoară timpul dintre stările sistemului măsurat și nu este în niciun fel legat de spațiu. Deoarece Dimensiunile spațiului sunt destul de mari, iar vidul a ocupat inițial aproape tot spațiul, iar energia părții sale microscopice - procesul de amestecare sau întrepătrundere a energiei și vidului are loc cu accelerație. Energia se transformă treptat dintr-o stare (tip) destul de densă - masă în tipuri mult mai puțin dense - electromagnetice și cinetice, care se amestecă mai uniform cu vidul din spațiu. Orice sistem închis (care este Universul, deoarece legea conservării energiei este respectată în el) se străduiește întotdeauna să treacă la o stare statică, echilibrată a componentelor sale constitutive. Pentru Univers, aceasta este o stare în care toată energia va fi uniform „amestecata” cu vidul în spațiu. Apropo, spațiul Universului este finit și închis. Infinitul a fost inventat de matematicieni, cu care ei înșiși se luptă constant. In viata reala sunt mari, foarte mari, gigantici etc. cantități. Cu toate acestea, schimbând scara măsurării lor (standardul pe baza căruia este efectuată măsurarea) puteți obține întotdeauna un număr foarte specific.

  Răspuns

  Scrie un comentariu

Teoria Big Bang are un concurent puternic în deceniul actual - teoria ciclică.

Marea majoritate a oamenilor de știință care studiază istoria timpurie a Universului nostru are încredere în teoria Big Bang. De fapt explică multe și nu contrazice în niciun fel datele experimentale. Cu toate acestea, recent are un concurent sub forma unei noi teorii ciclice, ale cărei baze au fost dezvoltate de doi fizicieni de top - directorul Institutului de Științe Teoretice de la Universitatea Princeton, Paul Steinhardt, și câștigătorul premiului. Medalia Maxwell și prestigiosul premiu internațional TED, Neil Turok, director al Institutului Canadian pentru Studii Avansate în Științe Teoretice (Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică). Cu ajutorul profesorului Steinhardt, Popular Mechanics a încercat să vorbească despre teoria ciclică și motivele apariției acesteia.

Titlul acestui articol poate să nu pară o glumă foarte inteligentă. Conform conceptului cosmologic general acceptat, teoria Big Bang, Universul nostru a apărut dintr-o stare extremă de vid fizic generată de o fluctuație cuantică. În această stare, nici timpul, nici spațiul nu existau (sau erau încurși într-o spumă spațiu-timp) și toate interacțiunile fizice fundamentale erau topite împreună. Mai târziu s-au separat și au dobândit existență independentă - mai întâi gravitația, apoi interacțiunea puternică și abia apoi slabă și electromagnetică.

Momentul care precede aceste modificări este de obicei notat ca timp zero, t=0, dar aceasta este convenție pură, un tribut adus formalismului matematic. Conform teoriei standard, trecerea continuă a timpului a început abia după ce forța gravitațională a devenit independentă. Acest moment este de obicei atribuit valorii t = 10 -43 s (mai precis, 5,4x10 -44 s), care se numește timpul Planck. Teoriile fizice moderne pur și simplu nu sunt capabile să funcționeze în mod semnificativ cu perioade mai scurte de timp (se crede că aceasta necesită o teorie cuantică a gravitației, care nu a fost încă creată). În contextul cosmologiei tradiționale, nu are rost să vorbim despre ceea ce sa întâmplat înainte de momentul inițial al timpului, deoarece timpul în înțelegerea noastră pur și simplu nu exista atunci.

Marea majoritate a oamenilor de știință care studiază istoria timpurie a Universului nostru are încredere în teoria Big Bang. De fapt explică multe și nu contrazice în niciun fel datele experimentale. Cu toate acestea, recent are un concurent sub forma unei noi teorii ciclice, ale cărei fundamente au fost dezvoltate de doi fizicieni de top - directorul Institutului de Științe Teoretice de la Universitatea Princeton, Paul Steinhardt, și câștigătorul premiului. Medalia Maxwell și prestigiosul premiu internațional TED, Neil Turok, director al Institutului Canadian pentru Studii Avansate în Științe Teoretice (Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică). Cu ajutorul profesorului Steinhardt, Popular Mechanics a încercat să vorbească despre teoria ciclică și motivele apariției acesteia.

Cosmologie inflaționistă

O parte integrantă a teoriei cosmologice standard este conceptul de inflație (vezi bara laterală). După sfârșitul inflației, gravitația și-a devenit proprie, iar Universul a continuat să se extindă, dar cu o viteză în scădere. Această evoluție a durat 9 miliarde de ani, după care a intrat în joc un alt câmp antigravitațional de natură încă necunoscută, care se numește energie întunecată. A adus din nou Universul într-un regim de expansiune exponențială, care pare să fie păstrat în timpurile viitoare. De remarcat că aceste concluzii se bazează pe descoperirile astrofizice făcute la sfârșitul secolului trecut, la aproape 20 de ani de la apariția cosmologiei inflaționiste.

Interpretarea inflaționistă a Big Bang-ului a fost propusă pentru prima dată acum aproximativ 30 de ani și a fost rafinată de multe ori de atunci. Această teorie ne-a permis să rezolvăm câteva probleme fundamentale cărora cosmologia anterioară nu le putea face față. De exemplu, ea a explicat de ce trăim într-un Univers cu geometrie euclidiană plată - conform ecuațiilor clasice Friedmann, aceasta este exact ceea ce ar trebui să devină cu expansiunea exponențială. Teoria inflației a explicat de ce materia cosmică este granulară la o scară care nu depășește sute de milioane de ani lumină, dar este distribuită uniform pe distanțe mari. Ea a oferit, de asemenea, o interpretare a eșecului oricăror încercări de a detecta monopoluri magnetice, particulele foarte masive cu un singur pol magnetic despre care se crede că au fost produse din abundență înainte de debutul inflației (inflația a întins spațiul cosmic atât de mult încât densitatea monopolurilor a fost redusă la aproape zero, astfel încât dispozitivele noastre nu le pot detecta).

La scurt timp după apariția modelului inflaționist, mai mulți teoreticieni și-au dat seama că logica sa internă nu contrazice ideea nașterii multiple permanente a tot mai multe universuri noi. De fapt, fluctuațiile cuantice, precum cele cărora le datorăm existența lumii noastre, pot apărea în orice cantitate dacă sunt prezente condiții adecvate. Este posibil ca universul nostru să fi apărut din zona de fluctuație care s-a format în lumea predecesorului. În același mod, putem presupune că într-o zi și undeva în propriul nostru Univers se va forma o fluctuație care va „expulsa” un univers tânăr de un tip complet diferit, capabil și de „naștere” cosmologică. Există modele în care astfel de universuri fiice apar continuu, înflorind de la părinți și găsindu-și propriul loc. Mai mult, nu este deloc necesar ca aceleași legi fizice să fie stabilite în astfel de lumi. Toate aceste lumi sunt „încorporate” într-un singur continuum spațiu-timp, dar sunt atât de separate în el, încât nu simt prezența celuilalt. În general, conceptul de inflație permite — într-adevăr, forțe! — să credem că în megacosmosul gigantic există multe universuri izolate unele de altele cu structuri diferite.

Alternativă

Fizicienilor teoreticieni le place să vină cu alternative chiar și la cele mai general acceptate teorii. Au apărut și concurenți pentru modelul de inflație Big Bang. Ei nu au primit un sprijin larg, dar au avut și au în continuare adepții lor. Teoria lui Steinhardt și Turok nu este prima dintre ele și cu siguranță nici ultima. Cu toate acestea, astăzi a fost dezvoltat mai în detaliu decât altele și explică mai bine proprietățile observate ale lumii noastre. Are mai multe versiuni, dintre care unele se bazează pe teoria corzilor cuantice și a spațiilor multidimensionale, în timp ce altele se bazează pe teoria tradițională a câmpurilor cuantice. Prima abordare oferă mai multe imagini vizuale ale proceselor cosmologice, așa că ne vom concentra asupra ei.

Cea mai avansată versiune a teoriei corzilor este cunoscută sub numele de teoria M. Ea susține că lumea fizică are 11 dimensiuni - zece spațiale și o singură dată. În el plutesc spații de dimensiuni mai mici, așa-numitele brane. Universul nostru este pur și simplu una dintre aceste brane, cu trei dimensiuni spațiale. Este umplut cu diverse particule cuantice (electroni, quarci, fotoni etc.), care sunt de fapt șiruri deschise vibrante cu o singură dimensiune spațială - lungime. Capetele fiecărei sfori sunt fixate strâns în interiorul branei tridimensionale, iar sfoara nu poate părăsi brana. Dar există și șiruri închise care pot migra dincolo de granițele branelor - acestea sunt gravitonii, cuante ale câmpului gravitațional.

Cum explică teoria ciclică trecutul și viitorul universului? Să începem cu epoca actuală. Primul loc aparține acum energiei întunecate, care face ca Universul nostru să se extindă exponențial, dublându-și periodic dimensiunea. Ca urmare, densitatea materiei și a radiațiilor scade constant, curbura gravitațională a spațiului slăbește, iar geometria sa devine din ce în ce mai plată. În următorii trilioane de ani, dimensiunea Universului se va dubla de aproximativ o sută de ori și se va transforma într-o lume aproape goală, complet lipsită de structuri materiale. Există o altă brană tridimensională în apropiere, separată de noi printr-o mică distanță în a patra dimensiune și, de asemenea, suferă o întindere și aplatizare exponențială similară. În tot acest timp, distanța dintre brane rămâne practic neschimbată.

Și apoi aceste brane paralele încep să se apropie. Ele sunt împinse unul spre celălalt de un câmp de forță, a cărui energie depinde de distanța dintre brane. Acum, densitatea energetică a unui astfel de câmp este pozitivă, astfel încât spațiul ambelor brane se extinde exponențial - prin urmare, acest câmp este cel care oferă efectul care se explică prin prezența energiei întunecate! Cu toate acestea, acest parametru scade treptat și va scădea la zero într-un trilion de ani. Ambele brane vor continua să se extindă, dar nu exponențial, ci într-un ritm foarte lent. În consecință, în lumea noastră densitatea particulelor și a radiațiilor va rămâne aproape zero, iar geometria va rămâne plată.

Ciclu nou

Dar sfârșitul vechii povești este doar un preludiu al următorului ciclu. Branele se deplasează unele spre altele și în cele din urmă se ciocnesc. În această etapă, densitatea de energie a câmpului interbranar scade sub zero și începe să acționeze ca gravitația (dați-mi voie să vă reamintesc că gravitația are energie potențială negativă!). Când branele sunt foarte apropiate, câmpul interbrane începe să amplifice fluctuațiile cuantice în fiecare punct al lumii noastre și le transformă în deformații macroscopice ale geometriei spațiale (de exemplu, cu o milioneme de secundă înainte de coliziune, dimensiunea estimată a unor astfel de deformații atinge câțiva metri). După o coliziune, în aceste zone este eliberată partea leului din energia cinetică eliberată în timpul impactului. Drept urmare, acolo apare cea mai fierbinte plasmă, cu o temperatură de aproximativ 1023 de grade. Aceste regiuni devin noduri gravitaționale locale și se transformă în embrioni de galaxii viitoare.

O astfel de coliziune înlocuiește Big Bang-ul cosmologiei inflaționiste. Este foarte important ca toată materia nou apărută cu energie pozitivă să apară datorită energiei negative acumulate a câmpului interbranal, prin urmare legea conservării energiei nu este încălcată.

Teoria inflaționistă permite formarea mai multor universuri fiice, care se desprind continuu din cele existente.

Cum se comportă un astfel de domeniu în acest moment decisiv? Înainte de coliziune, densitatea sa de energie atinge un minim (și negativ), apoi începe să crească, iar în timpul coliziunii devine zero. Branele apoi se resping reciproc și încep să se depărteze. Densitatea de energie interbranală suferă o evoluție inversă – devine din nou negativă, zero, pozitivă. Îmbogățită cu materie și radiații, brana se extinde mai întâi cu o viteză descrescătoare sub influența de frânare a propriei gravitații, apoi trece din nou la expansiune exponențială. Noul ciclu se termină ca și cel precedent - și așa mai departe la infinit. Cicluri care l-au precedat pe ale noastre au avut loc și în trecut - în acest model, timpul este continuu, așa că trecutul există dincolo de cele 13,7 miliarde de ani care au trecut de la ultima îmbogățire a branei noastre cu materie și radiații! Fie că au avut vreun început, teoria tace.

Teoria ciclică explică proprietățile lumii noastre într-un mod nou. Are o geometrie plată deoarece se întinde enorm la sfârșitul fiecărui ciclu și se deformează doar puțin înainte de începerea unui nou ciclu. Fluctuațiile cuantice, care devin precursorii galaxiilor, apar haotic, dar în medie uniform - prin urmare, spațiul exterior este umplut cu aglomerări de materie, dar la distanțe foarte mari este destul de omogen. Nu putem detecta monopolul magnetic pur și simplu pentru că temperatura maximă a plasmei nou-născutului nu a depășit 10 23 K, iar formarea unor astfel de particule necesită energii mult mai mari - de ordinul a 10 27 K.

Momentul Big Bang-ului este o ciocnire de brane. Se eliberează o cantitate imensă de energie, branele se despart, are loc o încetinire a expansiunii, materia și radiația se răcesc și se formează galaxii. Expansiunea este din nou accelerată datorită densității pozitive de energie interbranală, apoi încetinește, geometria devine plată. Branele sunt atrase unele de altele, iar înainte de ciocnire, fluctuațiile cuantice sunt amplificate și transformate în deformații ale geometriei spațiale, care în viitor vor deveni embrionii galaxiilor. Are loc o coliziune și ciclul începe din nou.

O lume fără început și sfârșit

Teoria ciclică există în mai multe versiuni, la fel ca și teoria inflației. Totuși, potrivit lui Paul Steinhardt, diferențele dintre ele sunt pur tehnice și interesează doar specialiștii, însă conceptul general rămâne neschimbat: „În primul rând, în teoria noastră nu există nici un moment al începutului lumii, nici o singularitate. Există faze periodice de producție intensă de materie și radiații, fiecare dintre acestea putând fi numită, dacă se dorește, Big Bang. Dar oricare dintre aceste faze nu marchează apariția unui nou univers, ci doar o tranziție de la un ciclu la altul. Atât spațiul, cât și timpul există atât înainte, cât și după oricare dintre aceste cataclisme. Prin urmare, este destul de firesc să ne întrebăm care era starea de lucruri cu 10 miliarde de ani înainte de ultimul Big Bang, din care se măsoară istoria universului.

A doua diferență cheie este natura și rolul energiei întunecate. Cosmologia inflaționistă nu a prezis tranziția expansiunii încetinite a Universului într-una accelerată. Și când astrofizicienii au descoperit acest fenomen observând explozii îndepărtate de supernove, cosmologia standard nici măcar nu știa ce să facă cu el. Ipoteza energiei întunecate a fost prezentată pur și simplu pentru a lega cumva rezultatele paradoxale ale acestor observații în teorie. Iar abordarea noastră este mult mai bine asigurată de logica internă, deoarece energia întunecată este prezentă în noi încă de la început și aceasta este cea care asigură alternarea ciclurilor cosmologice.” Cu toate acestea, după cum notează Paul Steinhardt, teoria ciclică are și puncte slabe: „Nu am reușit încă să descriem în mod convingător procesul de coliziune și revenire a branelor paralele care are loc la începutul fiecărui ciclu. Alte aspecte ale teoriei ciclice sunt mult mai bine dezvoltate, dar aici sunt încă multe ambiguități de eliminat.”

Testarea prin practică

Dar chiar și cele mai frumoase modele teoretice au nevoie de verificare experimentală. Cosmologia ciclică poate fi confirmată sau infirmată prin observație? „Ambele teorii, inflaționiste și ciclice, prezic existența undelor gravitaționale relicte”, explică Paul Steinhardt. - În primul caz, ele apar din fluctuațiile cuantice primare, care, în timpul inflației, sunt răspândite în spațiu și dau naștere unor fluctuații periodice în geometria acestuia - iar aceasta, conform teoriei generale a relativității, este undele gravitaționale. În scenariul nostru, cauza principală a unor astfel de unde sunt și fluctuațiile cuantice - aceleași care sunt amplificate atunci când branele se ciocnesc. Calculele au arătat că fiecare mecanism generează unde cu un spectru specific și o polarizare specifică. Aceste unde erau obligate să lase amprente asupra radiației cosmice cu microunde, care servește ca o sursă neprețuită de informații despre spațiul timpuriu. Până acum, astfel de urme nu au fost găsite, dar cel mai probabil acest lucru se va face în următorul deceniu. În plus, fizicienii se gândesc deja la înregistrarea directă a undelor gravitaționale relicte folosind nave spațiale, care vor apărea în două-trei decenii.”

Alternativa radicala

În anii 1980, profesorul Steinhardt a adus contribuții semnificative la dezvoltarea teoriei standard a Big Bang. Acest lucru nu l-a împiedicat însă să caute o alternativă radicală la teoria în care s-a investit atât de multă muncă. După cum a spus însuși Paul Steinhardt pentru Popular Mechanics, ipoteza inflației dezvăluie într-adevăr multe mistere cosmologice, dar asta nu înseamnă că nu are rost să caut alte explicații: „La început am fost doar interesat să încerc să înțeleg proprietățile de bază ale noastre. lume fără a recurge la inflație. Mai târziu, când am aprofundat această problemă, m-am convins că teoria inflației nu este deloc atât de perfectă pe cât susțin susținătorii ei. Când a fost creată pentru prima dată cosmologia inflaționistă, am sperat că aceasta va explica tranziția de la starea haotică inițială a materiei la Universul ordonat actual. Ea a făcut asta - dar a mers mult mai departe. Logica internă a teoriei a cerut recunoașterea faptului că inflația creează în mod constant un număr infinit de lumi. Nu ar fi nimic greșit în asta dacă structura lor fizică ar copia-o pe a noastră, dar tocmai asta nu se întâmplă. De exemplu, cu ajutorul ipotezei inflației a fost posibil să explicăm de ce trăim într-o lume euclidiană plată, dar majoritatea celorlalte universuri cu siguranță nu vor avea aceeași geometrie. Pe scurt, am construit o teorie pentru a explica propria noastră lume și a scăpat de sub control și a dat naștere unei varietăți nesfârșite de lumi exotice. Această stare de lucruri nu-mi mai convine. Mai mult, teoria standard nu poate explica natura stării anterioare care a precedat expansiunea exponențială. În acest sens, este la fel de incompletă ca cosmologia pre-inflaționistă. În cele din urmă, nu poate spune nimic despre natura energiei întunecate, care a condus expansiunea Universului nostru timp de 5 miliarde de ani.”

O altă diferență, potrivit profesorului Steinhardt, este distribuția temperaturii radiației de fond cu microunde: „Această radiație, venită din diferite părți ale cerului, nu este complet uniformă ca temperatură, are mai multe și mai puțin zone încălzite. La nivelul preciziei de măsurare oferite de echipamentele moderne, numărul de zone calde și reci este aproximativ același, ceea ce coincide cu concluziile ambelor teorii - inflaționiste și ciclice. Cu toate acestea, aceste teorii prezic diferențe mai subtile între zone. În principiu, ele pot fi detectate de observatorul spațial european Planck lansat anul trecut și de alte nave spațiale noi. Sper că rezultatele acestor experimente vor ajuta la alegerea între teoriile inflaționiste și cele ciclice. Dar se poate întâmpla, de asemenea, ca situația să rămână incertă și niciuna dintre teorii să nu primească sprijin experimental fără ambiguități. Ei bine, atunci va trebui să venim cu ceva nou.”

Teoria Big Bang-ului este acum considerată la fel de sigură ca sistemul copernican. Cu toate acestea, până în a doua jumătate a anilor 1960, nu s-a bucurat de recunoaștere universală și nu numai pentru că mulți oameni de știință au negat inițial însăși ideea expansiunii Universului. Doar că acest model a avut un concurent serios.

În 11 ani, cosmologia ca știință își va putea sărbători centenarul. În 1917, Albert Einstein și-a dat seama că ecuațiile relativității generale au făcut posibilă calcularea unor modele fizice rezonabile ale universului. Mecanica clasică și teoria gravitației nu oferă o astfel de posibilitate: Newton a încercat să construiască o imagine generală a Universului, dar în toate scenariile s-a prăbușit inevitabil sub influența gravitației.

Einstein nu credea absolut în începutul și sfârșitul universului și, prin urmare, a venit cu un Univers static existent etern. Pentru a face acest lucru, trebuia să introducă o componentă specială în ecuațiile sale, care a creat „anti-gravitație” și, prin urmare, a asigurat în mod oficial stabilitatea ordinii mondiale. Einstein a considerat această adăugare (așa-numitul termen cosmologic) neelegant, urât, dar totuși necesar (autorul Relativității Generale nu s-a încrezut în zadar în instinctul său estetic - s-a dovedit ulterior că modelul static este instabil și deci lipsit de sens fizic).

Modelul lui Einstein a avut rapid concurenți - modelul unei lumi fără materie de Willem de Sitter (1917), modele nestaționare închise și deschise ale lui Alexander Friedman (1922 și 1924). Dar aceste frumoase construcții au rămas deocamdată exerciții pur matematice. Pentru a vorbi despre Univers în ansamblu nu în mod speculativ, trebuie cel puțin să știm că există lumi situate în afara clusterului stelar în care sistemul solar și noi ne aflăm împreună cu acesta. Și cosmologia a primit oportunitatea de a căuta sprijin în observațiile astronomice abia după ce Edwin Hubble și-a publicat lucrarea „Nebuloase extragalactice” în 1926, unde galaxiile au fost descrise pentru prima dată ca sisteme stelare independente care nu fac parte din Calea Lactee.

Crearea Universului nu a durat șase zile - cea mai mare parte a lucrării a fost finalizată mult mai devreme. Iată cronologia lui aproximativă.

0. Big Bang.

Epoca Planck: 10-43 s. Momentul Planck. Interacțiunea gravitațională este separată. Dimensiunea Universului în acest moment este de 10-35 m (așa-numita lungime Planck). 10-37 s. Expansiunea inflaționistă a Universului.

Epoca marii uniri: 10-35 p. Separarea interacțiunilor puternice și electroslabe. 10-12 s. Separarea interacțiunilor slabe și separarea finală a interacțiunilor.

Epoca hadronului: 10-6 s. Anihilarea perechilor proton-antiproton. Quarcii și antiquarcii încetează să mai existe ca particule libere.

Epoca Lepton: 1 s. Se formează nuclee de hidrogen. Începe fuziunea nucleară a heliului.

Epoca nucleosintezei: 3 minute. Universul este format din 75% hidrogen și 25% heliu, precum și urme de elemente grele.

Epoca de radiație: 1 săptămână. În acest moment radiația este termicizată.

Era materiei: 10 mii de ani. Materia începe să domine Universul. 380 de mii de ani. Nucleele de hidrogen și electronii se recombină, Universul devine transparent la radiații.

Era stelară: 1 miliard de ani. Formarea primelor galaxii. 1 miliard de ani. Formarea primelor stele. 9 miliarde de ani. Formarea Sistemului Solar. 13,5 miliarde de ani. Acest moment

Retragerea galaxiilor

Această șansă a fost rapid realizată. Belgianul Georges Henri Lemaître, care a studiat astrofizica la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, a auzit zvonuri că Hubble este aproape de o descoperire revoluționară - dovada recesiunii galaxiilor. În 1927, după ce s-a întors în patria sa, Lemaitre a publicat (și în anii următori a rafinat și dezvoltat) un model al Universului format ca urmare a unei explozii de materie supradensă care se extinde în conformitate cu ecuațiile relativității generale. El a demonstrat matematic că viteza lor radială ar trebui să fie proporțională cu distanța lor față de Sistemul Solar. Un an mai târziu, matematicianul de la Princeton Howard Robertson a ajuns independent la aceeași concluzie.

Și în 1929, Hubble a obținut aceeași dependență experimental prin prelucrarea datelor privind distanța a douăzeci și patru de galaxii și deplasarea spre roșu a luminii provenite din ele. Cinci ani mai târziu, Hubble și asistentul său de observare Milton Humason au oferit dovezi suplimentare ale acestei concluzii prin monitorizarea galaxiilor foarte slabe care se află la periferia extremă a spațiului observabil. Predicțiile lui Lemaître și Robertson erau complet justificate, iar cosmologia Universului nestaționar părea să fi câștigat o victorie decisivă.

Model nerecunoscut

Dar totuși, astronomii nu s-au grăbit să strige ura. Modelul lui Lemaitre a făcut posibilă estimarea duratei de existență a Universului - pentru aceasta a fost nevoie doar de a afla valoarea numerică a constantei incluse în ecuația Hubble. Încercările de a determina această constantă au condus la concluzia că lumea noastră a apărut cu doar două miliarde de ani în urmă. Cu toate acestea, geologii au susținut că Pământul este mult mai vechi, iar astronomii nu aveau nicio îndoială că spațiul este plin de stele de o vârstă mai respectabilă. Astrofizicienii au avut și propriile motive de neîncredere: compoziția procentuală a distribuției elementelor chimice în Univers pe baza modelului Lemetre (această lucrare a fost făcută pentru prima dată de Chandrasekhar în 1942) a contrazis în mod clar realitatea.

Scepticismul specialiștilor s-a explicat și prin rațiuni filozofice. Comunitatea astronomică tocmai s-a obișnuit cu ideea că înaintea ei s-a deschis o lume nesfârșită populată de multe galaxii. Părea firesc ca în fundamentele sale să nu se schimbe și să existe pentru totdeauna. Și acum oamenii de știință au fost rugați să admită că Cosmosul este finit nu numai în spațiu, ci și în timp (mai mult, această idee sugera creația divină). Prin urmare, teoria lui Lemetre a rămas nefuncțională mult timp. Cu toate acestea, o soartă și mai rea a avut modelul unui Univers etern oscilant, propus în 1934 de Richard Tolman. Nu a primit deloc o recunoaștere serioasă, iar la sfârșitul anilor 1960 a fost respins ca fiind incorect din punct de vedere matematic.

Stocurile „lumii balonate” nu au crescut mult după ce George Gamow și studentul său absolvent Ralph Alpher au construit o versiune nouă, mai realistă a acestui model la începutul anului 1948. Universul lui Lemaître s-a născut din explozia unui ipotetic „atom primar”, care a depășit în mod clar ideile fizicienilor despre natura microcosmosului.

Pentru o lungă perioadă de timp, teoria lui Gamow a fost numită destul de academic - „modelul evolutiv dinamic”. Și expresia „Big Bang”, destul de ciudat, nu a fost inventată de autorul acestei teorii sau chiar de susținătorul acesteia. În 1949, producătorul științific al BBC Peter Laslett l-a invitat pe Fred Hoyle să pregătească o serie de cinci prelegeri. Hoyle a strălucit în fața microfonului și a câștigat instantaneu o mulțime de urmăritori în rândul ascultătorilor de radio. În ultimul său discurs, a vorbit despre cosmologie, a vorbit despre modelul său și, în cele din urmă, a hotărât să-și regleze punctele cu concurenții săi. Teoria lor, a spus Hoyle, „se bazează pe presupunerea că universul a luat ființă într-o singură explozie puternică și, prin urmare, există doar pentru un timp finit... Această idee Big Bang mi se pare complet nesatisfăcătoare”. Așa a apărut prima dată această expresie. Poate fi tradus și în rusă ca „Big Cotton”, ceea ce probabil corespunde mai exact sensului derogatoriu pe care Hoyle i-a dat-o. Un an mai târziu, prelegerile sale au fost publicate, iar noul termen a făcut înconjurul lumii

George Gamow și Ralph Alpher au propus că Universul, la scurt timp după naștere, a fost format din particulele binecunoscute - electroni, fotoni, protoni și neutroni. În modelul lor, acest amestec a fost încălzit la temperaturi ridicate și strâns ambalat într-un volum mic (comparativ cu cel de astăzi). Gamow și Alfer au arătat că fuziunea termonucleară are loc în această supă super fierbinte, rezultând în formarea izotopului principal de heliu, heliu-4. Ei au calculat chiar că, după doar câteva minute, materia intră într-o stare de echilibru, în care pentru fiecare nucleu de heliu există aproximativ o duzină de nuclee de hidrogen.

Această proporție a fost destul de consistentă cu datele astronomice privind distribuția elementelor luminoase în Univers. Aceste descoperiri au fost în curând confirmate de Enrico Fermi și Anthony Turkiewicz. De asemenea, au stabilit că procesele de fuziune termonucleară trebuie să producă niște izotopi ușori heliu-3 și izotopi grei ai hidrogenului - deuteriu și tritiu. Estimările lor privind concentrațiile acestor trei izotopi în spațiul cosmic au coincis, de asemenea, cu observațiile astronomilor.

Teoria problemei

Dar astronomii practicanți au continuat să se îndoiască. În primul rând, a rămas problema epocii Universului, pe care teoria lui Gamow nu a putut-o rezolva. A fost posibil să se mărească durata existenței lumii doar dovedind că galaxiile zboară mult mai încet decât se crede în mod obișnuit (în cele din urmă acest lucru s-a întâmplat și, în mare măsură, cu ajutorul observațiilor făcute la Observatorul Palomar, dar deja în anii 1960).

În al doilea rând, teoria lui Gam a blocat asupra nucleosintezei. După ce a explicat apariția heliului, deuteriului și tritiului, ea nu a reușit să avanseze la nuclee mai grele. Nucleul de heliu-4 este format din doi protoni și doi neutroni. Totul ar fi bine dacă ar putea atașa un proton și s-ar transforma într-un nucleu de litiu. Cu toate acestea, nucleele de trei protoni și doi neutroni sau doi protoni și trei neutroni (litiu-5 și heliu-5) sunt extrem de instabile și se descompun instantaneu. Prin urmare, în natură există doar litiu-6 stabil (trei protoni și trei neutroni). Pentru formarea sa prin fuziune directă, este necesar ca atât un proton, cât și un neutron să fuzioneze simultan cu un nucleu de heliu, iar probabilitatea acestui eveniment este extrem de mică. Adevărat, în condiții de densitate mare a materiei în primele minute ale existenței Universului, astfel de reacții mai apar ocazional, ceea ce explică concentrația foarte scăzută a celor mai vechi atomi de litiu.

Natura a pregătit o altă surpriză neplăcută pentru Gamow. Calea către elemente grele ar putea fi, de asemenea, prin fuziunea a două nuclee de heliu, dar această combinație este, de asemenea, neviabilă. Nu exista nicio modalitate de a explica originea elementelor mai grele decât litiul, iar la sfârșitul anilor 1940 acest obstacol părea de netrecut (acum știm că ele se nasc doar în stele stabile și care explodează și în raze cosmice, dar Gamow nu știa acest lucru).

Cu toate acestea, modelul nașterii „fierbinte” a Universului mai avea încă o carte în rezervă, care de-a lungul timpului a devenit un atu. În 1948, Alpher și un alt asistent al lui Gamow, Robert Herman, au ajuns la concluzia că spațiul era pătruns de radiații cu microunde care au apărut la 300 de mii de ani după cataclismul primar. Cu toate acestea, radioastronomii nu s-au arătat interesați de această prognoză și a rămas pe hârtie.

Apariția unui concurent

Gamow și Alpher și-au inventat modelul „fierbinte” în capitala SUA, unde Gamow a predat la Universitatea George Washington din 1934. Multe dintre ideile lor productive au apărut la băuturi moderate la barul Little Vienna de pe Pennsylvania Avenue, lângă Casa Albă. Și dacă acest drum către construcția unei teorii cosmologice pare exotică pentru unii, ce se poate spune despre alternativa care s-a născut sub influența unui film de groază?

Fred Hoyle: Universul se extinde pentru totdeauna! Materia se naște spontan în gol, cu o astfel de viteză încât densitatea medie a Universului rămâne constantă.

În vechea Anglie, la Universitatea din Cambridge, trei oameni de știință remarcabili s-au stabilit după război - Fred Hoyle, Herman Bondi și Thomas Gold. Înainte de asta, au lucrat în laboratorul radar al Marinei Britanice, unde s-au împrietenit. Hoyle, un englez din Yorkshire, nu avea încă 30 de ani la momentul capitulării Germaniei, iar prietenii săi, originari din Viena, aveau 25 de ani. Hoyle și prietenii săi în „era lor radar” s-au dedicat conversațiilor despre problemele universului și cosmologie. Tuturor trei nu le-a plăcut modelul lui Lemaitre, dar au luat în serios legea lui Hubble și, prin urmare, au respins conceptul de Univers static. După război s-au adunat la Bondi și au discutat aceleași probleme. Inspirația a venit după vizionarea filmului de groază „Dead in the Night”. Personajul său principal, Walter Craig, s-a trezit într-o buclă închisă de evenimente, care la sfârșitul filmului l-au readus în aceeași situație cu care a început totul. Un film cu un astfel de complot poate dura pentru totdeauna (ca o poezie despre un preot și câinele lui). Atunci Gold și-a dat seama că Universul s-ar putea dovedi a fi un analog al acestui complot - schimbător și neschimbător simultan!

Prietenii au crezut că ideea este o nebunie, dar apoi au decis că era ceva în ea. Împreună au transformat ipoteza într-o teorie coerentă. Bondi și Gold au făcut o prezentare generală a acesteia, iar Hoyle, într-o publicație separată, „A New Model of the Expanding Universe”, a făcut calcule matematice. El a luat drept bază ecuațiile relativității generale, dar le-a completat cu un ipotetic „câmp de creație” (câmp C), care are presiune negativă. Ceva de acest fel a apărut 30 de ani mai târziu în teoriile cosmologice inflaționiste, pe care Hoyle le-a subliniat cu o plăcere considerabilă.

Cosmologie în stare de echilibru

Noul model a intrat în istoria științei sub numele de Cosmologie în stare de echilibru. Ea a proclamat egalitatea deplină nu numai a tuturor punctelor spațiului (așa a fost cazul cu Einstein), ci și a tuturor momentelor de timp: Universul se extinde, dar nu are început, deoarece rămâne întotdeauna asemănător cu el însuși. Gold a numit această afirmație principiul cosmologic perfect. Geometria spațiului în acest model rămâne plată, la fel ca cea a lui Newton. Galaxiile se împrăștie, dar în spațiu „din nimic” (mai precis, din câmpul creației) apare materie nouă, și cu atâta intensitate încât densitatea medie a materiei rămâne neschimbată. În conformitate cu valoarea cunoscută atunci a constantei Hubble, Hoyle a calculat că o singură particulă se naște în fiecare metru cub de spațiu pe parcursul a 300 de mii de ani. Întrebarea a dispărut imediat de ce instrumentele nu înregistrează aceste procese - sunt prea lente pentru standardele umane. Noua cosmologie nu a întâmpinat dificultăți asociate cu vârsta Universului; această problemă pur și simplu nu a existat pentru ea.

Pentru a-și confirma modelul, Hoyle a propus utilizarea datelor privind distribuția spațială a galaxiilor tinere. Dacă câmpul C creează uniform materie peste tot, atunci densitatea medie a unor astfel de galaxii ar trebui să fie aproximativ aceeași. Dimpotrivă, modelul nașterii cataclismice a Universului prezice că la marginea îndepărtată a spațiului observabil această densitate este maximă - de acolo ne vine lumina grupurilor de stele care nu au avut încă timp să îmbătrânească. Criteriul lui Hoyle era complet rezonabil, dar la acel moment nu era posibil să-l testeze din cauza lipsei telescoapelor suficient de puternice.

Triumf și înfrângere

Timp de mai bine de 15 ani, teoriile rivale s-au luptat aproape ca egali. Adevărat, în 1955, radioastronomul englez și viitorul laureat al Premiului Nobel Martin Ryle a descoperit că densitatea surselor radio slabe de la periferia cosmică este mai mare decât în ​​apropierea galaxiei noastre. El a declarat că aceste rezultate sunt incompatibile cu Cosmologia în stare de echilibru. Cu toate acestea, câțiva ani mai târziu, colegii săi au ajuns la concluzia că Ryle a exagerat diferențele de densități, așa că întrebarea a rămas deschisă.

Dar în al douăzecilea an, cosmologia lui Hoyle a început să se estompeze rapid. Până atunci, astronomii au demonstrat că constanta Hubble era cu un ordin de mărime mai mică decât estimările anterioare, ceea ce a făcut posibilă ridicarea vârstei estimate a Universului la 10-20 de miliarde de ani (estimarea modernă este de 13,7 miliarde de ani ± 200 de milioane). ). Și în 1965, Arno Penzias și Robert Wilson au detectat radiațiile prezise de Alfer și Herman și, prin urmare, au atras imediat mulți susținători către teoria Big Bang.

De patruzeci de ani încoace, această teorie a fost considerată modelul cosmologic standard și general acceptat. Are și concurenți de diferite vârste, dar nimeni nu mai ia în serios teoria lui Hoyle. Nici măcar descoperirea (în 1999) a accelerării expansiunii galaxiilor, despre care au scris atât Hoyle, cât și Bondi și Gold, nu a ajutat-o. Timpul ei a dispărut irevocabil.