Veľký tresk v skratke. Čo sa stalo pred Veľkým treskom

Ani moderní vedci nedokážu s istotou povedať, čo bolo vo vesmíre pred Veľkým treskom. Existuje niekoľko hypotéz, ktoré odhaľujú závoj tajomstva nad jednou z najviac komplexné problémy vesmíru.

Pôvod hmotného sveta

Až do 20. storočia existovali len dvaja zástancovia náboženského hľadiska, ktorí verili, že svet stvoril Boh. Vedci naopak odmietli uznať ľudskú povahu vesmíru. Fyzici a astronómovia boli zástancami myšlienky, že vesmír vždy existoval, svet bol statický a všetko zostane rovnaké ako pred miliardami rokov.

Zrýchlený vedecký pokrok na prelome storočí však viedol k tomu, že výskumníci mali príležitosti študovať mimozemské priestory. Niektorí z nich sa ako prví pokúsili odpovedať na otázku, čo bolo vo vesmíre pred Veľkým treskom.

Hubbleov výskum

20. storočie zničilo mnohé teórie minulých období. V uvoľnenom priestore sa objavili nové hypotézy, ktoré vysvetľovali doteraz nepochopiteľné záhady. Všetko to začalo tým, že vedci zistili skutočnosť expanzie vesmíru. Urobil to Edwin Hubble. Zistil, že vzdialené galaxie sa svojím svetlom líšia od tých kozmických zhlukov, ktoré boli bližšie k Zemi. Objav tohto vzoru vytvoril základ Edwina Hubbleovho zákona expanzie.

Veľký tresk a pôvod vesmíru boli študované, keď sa ukázalo, že všetky galaxie „uniknú“ pozorovateľovi, bez ohľadu na to, kde sa nachádza. Ako by sa to dalo vysvetliť? Keďže sa galaxie pohybujú, znamená to, že ich posúva dopredu nejaký druh energie. Fyzici navyše vypočítali, že všetky svety sa kedysi nachádzali v jednom bode. Kvôli nejakému strkaniu sa začali pohybovať na všetky strany nepredstaviteľnou rýchlosťou.

Tento jav sa nazýval „Veľký tresk“. A pôvod vesmíru bol presne vysvetlený pomocou teórie tejto starodávnej udalosti. Kedy sa to stalo? Fyzici určili rýchlosť pohybu galaxií a odvodili vzorec, ktorý použili na výpočet, kedy došlo k počiatočnému „tlačeniu“. Presné čísla Nikto sa to nezaviaže pomenovať, ale približne tento jav sa odohral asi pred 15 miliardami rokov.

Vznik teórie veľkého tresku

Skutočnosť, že všetky galaxie sú zdrojom svetla, znamená, že Veľký tresk uvoľnil obrovské množstvo energie. Bola to ona, ktorá zrodila práve ten jas, ktorý svety strácajú, keď sa vzďaľujú od epicentra toho, čo sa stalo. Teóriu veľkého tresku prvýkrát dokázali americkí astronómovia Robert Wilson a Arno Penzias. Objavili elektromagnetické kozmické mikrovlnné žiarenie pozadia, ktorého teplota bola tri stupne Kelvinovej stupnice (teda -270 Celzia). Tento nález podporil myšlienku, že vesmír bol spočiatku extrémne horúci.

Teória veľkého tresku odpovedala na mnohé otázky formulované v 19. storočí. Teraz sa však objavili nové. Čo bolo napríklad vo vesmíre pred Veľkým treskom? Prečo je taká homogénna, pričom pri takom obrovskom uvoľnení energie by sa látka mala rozptyľovať nerovnomerne na všetky strany? Objavy Wilsona a Arna spochybňujú klasickú euklidovskú geometriu, pretože bolo dokázané, že priestor má nulové zakrivenie.

Inflačná teória

Nové položené otázky ukázali, že moderná teória vzniku sveta je fragmentárna a neúplná. Avšak na dlhú dobu zdalo sa, že nebude možné pokročiť nad rámec toho, čo bolo objavené v 60. rokoch. A až nedávny výskum vedcov umožnil sformulovať nový dôležitý princíp pre teoretickú fyziku. To bol fenomén ultrarýchlej inflačnej expanzie vesmíru. Bol študovaný a opísaný pomocou kvantovej teórie poľa a všeobecná teória Einsteinova relativita.

Čo bolo teda vo vesmíre pred Veľkým treskom? Moderná veda nazýva toto obdobie „inflácia“. Na začiatku bolo len pole, ktoré vypĺňalo celý imaginárny priestor. Dá sa to prirovnať k snehovej gule hodenej dolu svahom zasneženej hory. Hrudka sa zroluje a zväčší sa. Tak isto pole v dôsledku náhodných výkyvov zmenilo svoju štruktúru v nepredstaviteľnom čase.

Keď sa vytvorila homogénna konfigurácia, došlo k reakcii. Obsahuje najväčšie záhady vesmíru. Čo sa stalo pred Veľkým treskom? Inflačné pole, ktoré sa vôbec nepodobalo súčasnej záležitosti. Po reakcii začal rast vesmíru. Ak budeme pokračovať v analógii so snehovou guľou, potom sa po prvej zvalili ďalšie snehové gule, ktoré sa tiež zväčšovali. Okamih Veľkého tresku v tomto systéme možno prirovnať k druhému, keď obrovský blok spadol do priepasti a nakoniec sa zrazil so zemou. V tej chvíli sa uvoľnilo obrovské množstvo energie. Stále sa to nemôže vyčerpať. Je to kvôli pokračovaniu reakcie z výbuchu, že náš vesmír dnes rastie.

Hmota a pole

Vesmír teraz pozostáva z nepredstaviteľného množstva hviezd a iných kozmických telies. Tento agregát hmoty vyžaruje obrovskú energiu, čo je v rozpore s fyzikálnym zákonom zachovania energie. Čo to hovorí? Podstata tohto princípu spočíva v tom, že počas nekonečného časového obdobia zostáva množstvo energie v systéme nezmenené. Ako to však môže zapadať do nášho vesmíru, ktorý sa neustále rozširuje?

Na túto otázku bola schopná odpovedať inflačná teória. Je mimoriadne zriedkavé, že sa takéto záhady vesmíru vyriešia. Čo sa stalo pred Veľkým treskom? Inflačné pole. Po vzniku sveta zaujala jeho miesto nám známa hmota. Okrem nej je však vo Vesmíre aj niečo, čo má negatívnu energiu. Vlastnosti týchto dvoch entít sú opačné. Toto kompenzuje energiu pochádzajúcu z častíc, hviezd, planét a inej hmoty. Tento vzťah tiež vysvetľuje, prečo sa vesmír ešte nepremenil na čiernu dieru.

Keď prvýkrát nastal Veľký tresk, svet bol príliš malý na to, aby sa niečo zrútilo. Teraz, keď sa vesmír rozšíril, v určitých jeho častiach sa objavili miestne čierne diery. Ich gravitačné pole pohlcuje všetko okolo nich. Nedostane sa z nej ani svetlo. To je vlastne dôvod, prečo sa takéto diery stávajú čiernymi.

Rozšírenie vesmíru

Aj keď teoretický základ inflačnej teórie, stále nie je jasné, ako vesmír vyzeral pred Veľkým treskom. Ľudská fantázia si tento obraz nevie predstaviť. Faktom je, že inflačné pole je nehmotné. Nedá sa to vysvetliť bežnými fyzikálnymi zákonmi.

Keď nastal Veľký tresk, inflačné pole sa začalo rozširovať rýchlosťou, ktorá presahovala rýchlosť svetla. Podľa fyzikálnych ukazovateľov nie je vo vesmíre nič materiálne, ktoré by sa mohlo pohybovať rýchlejšie ako tento ukazovateľ. Svetlo sa šíri naprieč existujúci svet s neuveriteľnými číslami. Inflačné pole sa šírilo ešte väčšou rýchlosťou práve vďaka svojej nehmotnosti.

Aktuálny stav vesmíru

Súčasné obdobie vo vývoji vesmíru je ideálne vhodné na existenciu života. Pre vedcov je ťažké určiť, ako dlho bude toto obdobie trvať. Ale ak niekto vykonal takéto výpočty, výsledné čísla neboli menšie ako stovky miliárd rokov. Pre jedného ľudský život taký segment je taký veľký, že aj v matematickom počte sa musí písať pomocou mocnin. Súčasnosť bola študovaná oveľa lepšie ako prehistória vesmíru. To, čo sa dialo pred Veľkým treskom, v každom prípade zostane len predmetom teoretického výskumu a odvážnych výpočtov.

V hmotnom svete aj čas zostáva relatívnou hodnotou. Napríklad kvazary (typ astronomického objektu), ktoré existujú vo vzdialenosti 14 miliárd svetelných rokov od Zeme, sú 14 miliárd svetelných rokov za naším obvyklým „teraz“. Tento časový odstup je obrovský. Ťažko to definovať čo i len matematicky, nehovoriac o tom, že niečo také je jednoducho nemožné jasne predstaviť pomocou ľudskej fantázie (aj tej najzarytejšej).

Moderná veda dokáže teoreticky vysvetliť celý život nášho hmotného sveta, počnúc prvými zlomkami sekúnd jeho existencie, keď práve nastal Veľký tresk. Celý príbeh Vesmír sa stále dopĺňa. Astronómovia objavujú nové úžasné fakty s modernizovanými a zdokonalenými výskumnými zariadeniami (teleskopy, laboratóriá atď.).

Existujú však aj javy, ktoré stále nie sú pochopené. Takouto bielou škvrnou je napríklad jej temná energia. Podstata tejto skrytej masy naďalej vzrušuje vedomie najvzdelanejších a najpokročilejších fyzikov našej doby. Okrem toho sa neobjavil jediný názor na dôvody, prečo je vo vesmíre stále viac častíc ako antičastíc. Na túto tému bolo sformulovaných niekoľko základných teórií. Niektoré z týchto modelov sú najobľúbenejšie, ale žiadny z nich zatiaľ nebol prijatý medzinárodnou vedeckou komunitou ako

V meradle univerzálneho poznania a kolosálnych objavov 20. storočia sa tieto medzery zdajú celkom zanedbateľné. Dejiny vedy však so závideniahodnou pravidelnosťou ukazujú, že vysvetlenie takýchto „malých“ faktov a javov sa stáva základom pre celé ľudské chápanie disciplíny ako celku (v tomto prípade hovoríme o o astronómii). Ďalšie generácie vedcov preto určite budú mať čo robiť a čo objavovať v oblasti poznania podstaty Vesmíru.

Záhady veľkého tresku

Náš vesmír začal pred 13,7 miliardami rokov Veľkým treskom a vedci sa snažia pochopiť tento jav už celé generácie.

Koncom 20. rokov 20. storočia Edwin Hubble zistil, že všetky galaxie, ktoré vidíme, sa rozletujú – ako úlomky granátu po výbuchu, v tom istom čase predložil svoju hypotézu belgický astronóm a teológ Georges Lemaitre (v r. 1931 bola uverejnená na stránkach Nature). Verí, že história vesmíru sa začala výbuchom „primárneho atómu“, a tým sa zrodil čas, priestor a hmota (začiatkom 20. rokov 20. storočia prišiel aj sovietsky vedec Alexander Friedman, ktorý analyzoval Einsteinove rovnice). záver, že „vesmír bol vytvorený z bodu“ a trvalo to „desiatky miliárd našich bežných rokov“).

Astronómovia najskôr rozhodne odmietali úvahy belgického teológa. Pretože teória veľkého tresku bola dokonale spojená s kresťanskou vierou v Boha Stvoriteľa. Počas dvoch storočí vedci bránili preniknutiu akýchkoľvek náboženských špekulácií o „začiatkoch všetkých začiatkov“ do vedy. A teraz sa Boh, vyhnaný z prírody pod meraným kývaním kolies newtonovskej mechaniky, nečakane vracia. Prichádza v plameňoch Veľkého tresku a je ťažké si predstaviť víťaznejší obraz jeho vzhľadu.

Problém však nebol len v teológii – Veľký tresk sa nepodriadil zákonom exaktných vied. Najdôležitejší bod história vesmíru bola mimo znalosti. V tomto singulárnom (špeciálnom) bode umiestnenom na časopriestorovej osi prestala fungovať všeobecná teória relativity, pretože tlak, teplota, hustota energie a zakrivenie priestoru sa ponáhľali do nekonečna, čiže stratili všetok fyzikálny význam. V tomto bode všetky tieto sekundy, metre a astronomické jednotky zmizli, nezmenili sa na nulu, nie na záporné hodnoty, ale na ich úplnú absenciu, na absolútnu nezmyselnosť. Tento bod je medzerou, ktorú nemožno prekonať na chodúľoch logiky alebo matematiky, dierou priamo v čase a priestore.

Až koncom 60. rokov 20. storočia Roger Penrose a Stephen Hawking presvedčivo ukázali, že v rámci Einsteinovej teórie je singularita Veľkého tresku nevyhnutná. To však nemohlo uľahčiť prácu teoretikov. Ako opísať Veľký tresk? Čo napríklad spôsobilo túto udalosť? Veď ak pred tým vôbec nebol čas, tak sa zdá, že nemohol byť dôvod, ktorý to dával podnet.

Ako teraz chápeme, na vytvorenie úplnej teórie Veľkého tresku je potrebné spojiť Einsteinovo učenie, ktoré popisuje priestor a čas, s kvantovou teóriou, ktorá sa zaoberá elementárnymi časticami a ich interakciami. Pravdepodobne môže uplynúť viac ako jedno desaťročie, kým to bude možné urobiť a odvodiť jediný „vzorec vesmíru“.

Odkiaľ by napríklad mohlo pochádzať to obrovské množstvo energie, ktoré spôsobilo túto explóziu neuveriteľnej sily? Možno to náš vesmír zdedil od svojho predchodcu, ktorý sa zrútil do jediného bodu? Odkiaľ to však má? Alebo bola energia rozliata v prvotnom vákuu, z ktorého náš vesmír vykĺzol ako „bublina peny“? Alebo vesmíry staršej generácie prenášajú energiu do vesmírov mladšej generácie cez tie singulárne body – v hĺbkach ktorých sa možno rodia nové svety, ktoré nikdy neuvidíme? Nech je to akokoľvek, vesmír sa v takýchto modeloch javí ako „otvorený systém“, ktorý celkom nezodpovedá „klasickému“ obrazu Veľkého tresku: „Nič nebolo a zrazu sa zrodil vesmír.“

Vesmír bol v čase svojho vzniku v extrémne hustom a horúcom stave.

Alebo je možné, ako sa niektorí výskumníci domnievajú, že náš vesmír je vo všeobecnosti... bez energie, alebo skôr, jeho celková energia je nulová? Pozitívna energia žiarenia emitovaného hmotou je superponovaná so zápornou energiou gravitácie. Plus a mínus sa rovná nule. Zdá sa, že táto notoricky známa „0“ je kľúčom k pochopeniu podstaty Veľkého tresku. Z toho - z „nuly“, z „nič“ - sa všetko okamžite zrodilo. Náhodou. Spontánne. Len. Bezvýznamná odchýlka od 0 vyvolala univerzálnu lavínu udalostí. Môžeme urobiť nasledujúce porovnanie: kamenná guľa balansujúca na tenkom, vežovitom vrchole akejsi Chomolungmy sa náhle zakývala a zvalila nadol, čím vytvorila „lavínu udalostí“.

1973 - fyzik Edward Tryon z Ameriky sa pokúsil opísať proces zrodu nášho vesmíru pomocou Heisenbergovho princípu neurčitosti, jedného zo základov kvantovej teórie. Podľa tohto princípu platí, že čím presnejšie meriame energiu, tým je čas neistejší. Takže, ak je energia striktne nulová, potom môže byť čas ľubovoľne veľký. Tak veľké, že skôr či neskôr vznikne výkyv v kvantovom vákuu, z ktorého sa má zrodiť Vesmír. To povedie k rýchlemu rozširovaniu priestoru, zdanlivo z ničoho. "Je to tak, že vesmíry sa niekedy rodia, to je všetko," vysvetlil Trion jednoducho pozadie Veľkého tresku. Bol to veľký náhodný výbuch. To je všetko.

Môže sa Veľký tresk zopakovať?

Napodiv áno. Žijeme vo vesmíre, ktorý stále môže prinášať ovocie a rodiť nové svety. Bolo vytvorených niekoľko modelov, ktoré opisujú „veľké tresky“ budúcnosti.

Prečo sa napríklad neobjavia nové fluktuácie v rovnakom vákuu, z ktorého sa zrodil náš vesmír? Možno za týchto 13,7 miliárd rokov sa vedľa nášho vesmíru objavilo nespočetné množstvo svetov bez akéhokoľvek vzájomného kontaktu. Pôsobia v nich rôzne prírodné zákony, existujú rôzne fyzikálne konštanty. Na väčšine týchto svetov by život nikdy nemohol vzniknúť. Mnoho z nich okamžite zomrie a zažije kolaps. Ale v niektorých vesmíroch - čistou náhodou! – vznikajú podmienky, za ktorých môže vzniknúť život.

Ale pointa nie je len vo vákuu, ktoré existuje pred začiatkom „všetkých čias a národov“. Výkyvy plné budúcich svetov môžu vzniknúť aj vo vákuu, ktoré je rozptýlené v našom vesmíre – presnejšie v temnej energii, ktorá ho napĺňa. Tento druh modelu „obnovujúceho sa vesmíru“ vyvinul americký kozmológ, domorodec Sovietsky zväz, Alexander Vilenkin. Tieto nové „veľké výbuchy“ pre nás nepredstavujú žiadnu hrozbu. Nezničia štruktúru Vesmíru, nespália ho do tla, ale len vytvoria nový priestor za hranicami prístupnými nášmu pozorovaniu a chápaniu. Možno sa podobné „výbuchy“, ktoré označujú zrodenie nových svetov, vyskytujú v hĺbkach početných čiernych dier, ktoré sú posiate kozmom, verí americký astrofyzik Lee Smolin.

Ďalší rodák zo ZSSR žijúci na Západe, kozmológ Andrei Linde, je presvedčený, že my sami sme schopní spôsobiť nový Veľký tresk tým, že v určitom bode vo vesmíre nazbierame obrovské množstvo energie presahujúce určitú kritickú hranicu. Podľa jeho výpočtov by budúci vesmírni inžinieri mohli vziať neviditeľnú štipku hmoty - len niekoľko stotín miligramu - a zhutniť ju do takej miery, že energia tejto skupiny by bola 1015 gigaelektronvoltov. Vytvorí sa malá čierna diera a začne sa exponenciálne rozširovať. Takto vznikne „dcérsky vesmír“ s vlastným časopriestorom, ktorý sa rýchlo oddelí od nášho vesmíru.

...V povahe Veľkého tresku je veľa fantastických vecí. Ale platnosť tejto teórie dokazuje množstvo prírodných javov. Medzi ne patrí expanzia vesmíru, ktorú pozorujeme, distribučný vzor chemické prvky ako aj žiarenie kozmického pozadia, ktoré sa nazýva „relikt Veľkého tresku“.

Svet neexistuje večne. Zrodilo sa v plameňoch Veľkého tresku. Bol to však jedinečný fenomén v histórii vesmíru? Alebo opakujúca sa udalosť, ako zrod hviezd a planét? Čo ak je Veľký tresk len fázou prechodu z jedného stavu Večnosti do druhého?

Mnoho fyzikov hovorí, že spočiatku bolo niečo, nie nič. Možno sa náš vesmír, rovnako ako ostatné, zrodil z elementárneho kvantového vákua. Ale bez ohľadu na to, aké „minimálne jednoduché“ podobný stav, - a zákony fyziky nedovoľujú, aby bolo menšie ako kvantové vákuum - stále sa to nedá nazvať „Nič“.

Možno je vesmír, ktorý vidíme, len iný stav agregácie Večnosť? A bizarné usporiadanie galaxií a zhlukov galaxií - niečo ako kryštálová mriežka, ktorá mala v n-rozmernom svete, ktorý existoval pred narodením nášho vesmíru, úplne inú štruktúru a ktorá bola možno predpovedaná „vzorcom všetkého“, ktorý hľadali Einstein? A nájde sa v najbližších desaťročiach? Vedci intenzívne hľadia cez stenu Neznáma, ktorá ohradila náš vesmír, a snažia sa pochopiť, čo sa pred chvíľou stalo, podľa našich zvyčajných predstáv nebolo absolútne nič. Aké formy Večného Kozmu si možno predstaviť, obdarovať čas a priestor kvalitami, ktoré sú v našom vesmíre nemysliteľné?

Medzi najsľubnejšie teórie, do ktorých sa fyzici snažia vtesnať celú Večnosť, môžeme menovať teóriu kvantovej geometrie, kvantovej spinovej dynamiky či kvantovej gravitácie. K ich rozvoju najviac prispeli Abey Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin a Thomas Tiemann. Toto všetko sú najzložitejšie fyzické štruktúry, celé paláce postavené zo vzorcov a hypotéz, len aby skryli priepasť ukrytú v ich hlbinách a temnote, jedinečnosť času a priestoru.

Vek singularity

Kľukaté cesty nových teórií nás nútia prekračovať pravdy, ktoré sú na prvý pohľad zrejmé. V kvantovej geometrii sa teda priestor a čas, predtým nekonečne rozdrvené, náhle rozpadnú na samostatné ostrovy – časti, kvantá, menšie, než z ktorých nič nie je. Všetky singulárne body môžu byť vložené do týchto „kamenných blokov“. Samotný časopriestor sa mení na prelínanie jednorozmerných štruktúr - „sieť spinov“, to znamená, že sa stáva diskrétnou štruktúrou, akousi reťazou utkanou z jednotlivých článkov.

Objem najmenšej možnej slučky priestoru je len 10-99 kubických centimetrov. Táto hodnota je taká malá, že v jednom kubickom centimetri je oveľa viac kvanta priestoru ako tých istých kubických centimetrov vo vesmíre, ktorý pozorujeme (jeho objem je 1085 centimetrov na kocku). Vo vnútri kvanta priestoru nie je nič, ani energia, ani hmota – rovnako ako vo vnútri matematického bodu – podľa definície – nemožno nájsť ani trojuholník, ani dvadsaťsten. Ak však použijeme hypotézu „submikroskopickej štruktúry vesmíru“ na opis Veľkého tresku, dostaneme prekvapivé výsledky, ako ukázali Abey Ashtekar a Martin Bojowald z Pennsylvánskej univerzity.

Ak nahradíme diferenciálne rovnice v Štandardnej teórii kozmológie, ktoré predpokladajú nepretržitý tok priestor, iné diferenciálne rovnice, vyplývajúc z teórie kvantovej geometrie, potom záhadná singularita zmizne. Fyzika nekončí tam, kde začína Veľký tresk – to je prvý povzbudivý záver kozmológov, ktorí odmietli akceptovať vlastnosti vesmíru, ktoré považujeme za konečnú pravdu.

Teória kvantovej gravitácie naznačuje, že náš vesmír (ako všetky ostatné) sa zrodil ako výsledok náhodnej fluktuácie v kvantovom vákuu - globálnom makroskopickom prostredí, v ktorom nebol čas. Zakaždým, keď v kvantovom vákuu nastane fluktuácia určitej veľkosti, zrodí sa nový vesmír. „Vychádza“ z homogénneho prostredia, v ktorom vznikol, a začína svoj vlastný život. Teraz má svoju vlastnú históriu, svoj vlastný priestor, svoj vlastný čas, svoj vlastný šíp času.

V modernej fyzike vzniklo množstvo teórií, ktoré ukazujú, ako z večne existujúceho prostredia, kde nie je žiadny Makročas, ale v určitých bodoch, v ktorých plynie mikročas, môže vzniknúť taký obrovský svet, ako je ten náš.

Napríklad fyzici Gabriele Veneziano a Maurizio Gasperini z Talianska v rámci teórie strún naznačujú, že spočiatku existovalo takzvané „strunové vákuum“. Náhodné kvantové fluktuácie v ňom viedli k tomu, že hustota energie dosiahla kritickú hodnotu, čo spôsobilo lokálny kolaps. Čo sa skončilo zrodením nášho vesmíru z vákua.

Použitím teórie kvantovej geometrie Abey Ashtekar a Martin Bojowald ukázali, že priestor a čas môžu vzniknúť z primitívnejších základných štruktúr, konkrétne zo „sietí spinov“.

Eckhard Rebhan z Univerzity v Düsseldorfe a – nezávisle – George Ellis a Roy Maartens z Univerzity v Kapskom Meste rozvíjajú myšlienku „statického vesmíru“, o ktorej uvažovali Albert Einstein a britský astronóm Arthur Eddington. V snahe obísť účinky kvantovej gravitácie prišli Rebhan a jeho kolegovia s guľovitým priestorom uprostred večnej prázdnoty (alebo, ak chcete, prázdnej večnosti), kde nie je čas. Kvôli určitej nestabilite sa tu rozvíja inflačný proces, ktorý vedie k horúcemu veľkému tresku.

Samozrejme, uvedené modely sú špekulatívne, ale zásadne zodpovedajú modernej úrovni vývoja fyziky a výsledkom astronomické pozorovania posledných niekoľko desaťročí. V každom prípade jedna vec je jasná. Veľký tresk bol skôr obyčajnou, prirodzenou udalosťou a nie jedinou svojho druhu.

Či pomôžu tento druh teórie na pochopenie toho, čo sa mohlo stať pred Veľkým treskom? Ak sa zrodil vesmír, čo ho zrodilo? kde v moderné teórie objavuje sa „genetický odtlačok“ svojho rodiča v kozmológii? 2005 – Abey Ashtekar napríklad zverejnil výsledky svojich nových výpočtov (pomohli im pri tom Tomasz Pawlowski a Parampreet Singh). Z nich bolo jasné, že ak boli počiatočné premisy správne, potom pred Veľkým treskom existoval rovnaký časopriestor ako po tejto udalosti. Fyzika nášho vesmíru sa akoby v zrkadle odráža vo fyzike druhého sveta. V týchto výpočtoch Veľký tresk ako zrkadlová obrazovka preťal Večnosť a umiestnil do blízkosti nezlučiteľné - prírodu a jej odraz. A čo je tu autentickosť, čo je duch?

Jediná vec, ktorú možno vidieť „z druhej strany zrkadlového skla“ je, že vesmír sa v tom čase nerozpínal, ale zmenšoval. Veľký tresk sa stal bodom jeho kolapsu. V tomto momente sa priestor a čas na chvíľu zastavili, aby sa znova odrazili - aby pokračovali - aby sa ako fénix vzniesli do nám už známeho sveta, do vesmíru, ktorý meriame našimi vzorcami, kódmi a číslami. Vesmír sa doslova obrátil naruby, ako rukavica alebo košeľa, a odvtedy sa neustále rozširuje. Veľký tresk nebol podľa Ashtekara „stvorením celého vesmíru z ničoho“, ale bol iba prechodom z jednej dynamickej formy Večnosti do druhej. Možno vesmír zažíva nekonečnú sériu „veľkých treskov“ a tieto desiatky miliárd (alebo čokoľvek iné) rokov oddeľujúce jeho jednotlivé fázy sú len obdobiami „kozmickej sínusoidy“, podľa zákonov, ktorými vesmír žije?

Myšlienka rozvoja vesmíru prirodzene viedla k formulácii problému začiatku vývoja (zrodu) vesmíru a jeho

koniec (smrť). V súčasnosti existuje niekoľko kozmologických modelov, ktoré vysvetľujú určité aspekty vzniku hmoty vo Vesmíre, ale nevysvetľujú príčiny a proces samotného zrodu Vesmíru. Z celého súboru moderných kozmologických teórií len teória veľkého tresku G. Gamowa dokázala doteraz uspokojivo vysvetliť takmer všetky skutočnosti súvisiace s týmto problémom. Hlavné rysy modelu veľkého tresku sa zachovali dodnes, aj keď boli neskôr doplnené teóriou inflácie, alebo teóriou nafukovacieho vesmíru, ktorú rozvinuli americkí vedci A. Guth a P. Steinhardt a doplnili o Sovietsky fyzik A.D. Linda.

V roku 1948 vynikajúci americký fyzik ruského pôvodu G. Gamow navrhol, že fyzický vesmír vznikol v dôsledku gigantickej explózie, ku ktorej došlo približne pred 15 miliardami rokov. Potom sa všetka hmota a všetka energia vesmíru sústredila do jedného malého superhustého zhluku. Ak veríte matematickým výpočtom, potom na začiatku expanzie bol polomer vesmíru úplne rovný nule a jeho hustota sa rovnala nekonečnu. Tento počiatočný stav sa nazýva singularita - bodový objem s nekonečnou hustotou. Známe fyzikálne zákony neplatia v singularite. V tomto stave strácajú pojmy priestor a čas zmysel, preto nemá zmysel pýtať sa, kde bol tento bod. Moderná veda tiež nemôže povedať nič o dôvodoch vzniku tohto stavu.

Podľa Heisenbergovho princípu neurčitosti sa však hmota nedá stlačiť do jedného bodu, preto sa predpokladá, že Vesmír vo svojom počiatočnom stave mal určitú hustotu a veľkosť. Podľa niektorých výpočtov, ak je všetka hmota pozorovateľného vesmíru, ktorá sa odhaduje na približne 10 61 g, stlačená na hustotu 10 94 g/cm 3, potom bude zaberať objem asi 10 -33 cm 3 . Nebolo by možné ho vidieť žiadnym elektrónovým mikroskopom. Dlho sa nedalo nič povedať o príčinách Veľkého tresku a prechodu Vesmíru k expanzii. Ale dnes sa objavili niektoré hypotézy, ktoré sa snažia tieto procesy vysvetliť. Sú základom inflačného modelu vývoja vesmíru.

"Začiatok" vesmíru

Hlavnou myšlienkou konceptu Veľkého tresku je, že vesmír je skoré štádia výskyt mal nestabilný vákuový stav s vysoká hustota energie. Táto energia vznikla z kvantového žiarenia, t.j. akoby z ničoho nič. Faktom je, že vo fyzickom vákuu neexistujú žiadne pevné

častice, polia a vlny, ale nie je to prázdnota bez života. Vo vákuu sú virtuálne častice, ktoré sa rodia, majú prchavú existenciu a okamžite miznú. Preto vákuum „vrie“ virtuálnymi časticami a je nasýtené komplexnými interakciami medzi nimi. Navyše energia obsiahnutá vo vákuu sa nachádza akoby na jeho rôznych poschodiach, t.j. existuje fenomén rozdielov v úrovniach energie vákua.

Kým je vákuum v rovnovážnom stave, existujú v ňom iba virtuálne (duchové) častice, ktoré si na krátky čas požičiavajú energiu z vákua, aby sa zrodili, a požičanú energiu rýchlo vracajú, aby zmizli. Keď sa z nejakého dôvodu vákuum v určitom počiatočnom bode (singularita) vzrušilo a opustilo stav rovnováhy, potom virtuálne častice začali zachytávať energiu bez spätného rázu a premenili sa na skutočné častice. Nakoniec sa v určitom bode vesmíru vytvorilo obrovské množstvo skutočných častíc spolu s energiou s nimi spojenou. Keď sa excitované vákuum zrútilo, uvoľnila sa obrovská energia žiarenia a supersila stlačila častice do superhustej hmoty. Extrémne podmienky „začiatku“, kedy sa deformoval aj časopriestor, naznačujú, že aj vákuum bolo v špeciálnom stave, ktorý sa nazýva „falošné“ vákuum. Vyznačuje sa extrémne vysokou hustotou energie, ktorá zodpovedá extrémne vysokej hustote hmoty. V tomto stave hmoty v nej môžu vzniknúť silné napätia a podtlaky ekvivalentné gravitačnému odpudzovaniu takej veľkosti, že spôsobilo nekontrolované a rýchle rozpínanie Vesmíru – Veľký tresk. Toto bol prvotný impulz, „začiatok“ nášho sveta.

Od tohto momentu začína prudká expanzia vesmíru, vzniká čas a priestor. V tejto dobe dochádza k nekontrolovateľnému nafukovaniu „vesmírnych bublín“, zárodkov jedného alebo viacerých vesmírov, ktoré sa môžu navzájom líšiť vo svojich základných konštantách a zákonitostiach. Jeden z nich sa stal zárodkom našej Metagalaxie.

Perióda „inflácie“, ktorá prebieha exponenciálne, trvá podľa rôznych odhadov nepredstaviteľne krátku dobu – do 10 – 33 s po „štarte“. To sa nazýva inflačné obdobie. Počas tejto doby sa veľkosť vesmíru zväčšila 10 50-krát, z miliardtiny veľkosti protónu na veľkosť škatuľky od zápaliek.

Ku koncu fázy inflácie bol vesmír prázdny a studený, ale keď inflácia vyschla, vesmír sa náhle stal extrémne „horúcim“. Tento výbuch tepla, ktorý osvetľoval priestor, je spôsobený obrovskými zásobami energie obsiahnutými vo „falošnom“ vákuu. Tento stav vákua je veľmi nestabilný a má tendenciu chátrať. Kedy

kolaps je dokončený, odpudzovanie zmizne a inflácia končí. A energia, viazaná vo forme mnohých skutočných častíc, sa uvoľnila vo forme žiarenia, okamžite zohrievala vesmír na 10 27 K. Od tohto momentu sa vesmír vyvíjal podľa štandardnej teórie „horúceho“ veľkého tresku. .

Počiatočné štádium vývoja vesmíru

Bezprostredne po Veľkom tresku bol Vesmír plazmou elementárnych častíc všetkých typov a ich antičastíc v stave termodynamickej rovnováhy pri teplote 10 27 K, ktoré sa navzájom voľne premieňali. V tejto zrazenine boli iba gravitačné a veľké (Veľké) interakcie. Potom sa Vesmír začal rozpínať a zároveň sa znížila jeho hustota a teplota. Ďalší vývoj vesmíru prebiehal v etapách a bol sprevádzaný na jednej strane diferenciáciou a na druhej strane komplikáciami jeho štruktúr. Etapy vývoja vesmíru sa líšia charakteristikami interakcie elementárnych častíc a sú tzv éry. Najdôležitejšie zmeny trvali menej ako tri minúty.

Hadronová éra trvalo 10-7 s. V tomto štádiu teplota klesá na 10 13 K. Súčasne sa objavujú všetky štyri zásadné interakcie, zaniká voľná existencia kvarkov, spájajú sa do hadrónov, z ktorých najdôležitejšie sú protóny a neutróny. Väčšina významná udalosť sa stalo globálnym porušením symetrie, ku ktorému došlo v prvých momentoch existencie nášho Vesmíru. Ukázalo sa, že počet častíc je o niečo väčší ako počet antičastíc. Príčiny tejto asymetrie sú stále neznáme. Vo všeobecnom zhluku podobnom plazme na každú miliardu párov častíc a antičastíc pripadala jedna častica navyše; nemala dostatok párov na anihiláciu. To určilo ďalší vznik hmotného vesmíru s galaxiami, hviezdami, planétami a inteligentnými bytosťami na niektorých z nich.

Leptónová éra trvalo až 1 s po štarte. Teplota Vesmíru klesla na 10 10 K. Jeho hlavnými prvkami boli leptóny, ktoré sa podieľali na vzájomných premenách protónov a neutrónov. Na konci tejto éry sa hmota stala transparentnou pre neutrína, prestali s hmotou interagovať a odvtedy prežili dodnes.

Radiačná éra (fotónová éra) trvalo 1 milión rokov. Počas tejto doby sa teplota Vesmíru znížila z 10 miliárd K na 3000 K. Počas tejto etapy prebehli najdôležitejšie procesy primárnej nukleosyntézy pre ďalší vývoj vesmíru - spojenie protónov a neutrónov (bolo ich asi 8 ich je krát menej).

vyššie ako protóny) na atómové jadrá. Na konci tohto procesu sa hmota vesmíru skladala zo 75 % protónov (jadier vodíka), asi 25 % tvorili jadrá hélia, stotiny percenta tvorili deutérium, lítium a iné ľahké prvky, po ktorých sa vesmír stal transparentným pre fotóny. , keďže žiarenie sa oddelilo od látok a vytvorilo to, čo sa v našej dobe nazýva reliktné žiarenie.

Potom, takmer 500 tisíc rokov, nenastali žiadne kvalitatívne zmeny - došlo k pomalému ochladzovaniu a expanzii vesmíru. Vesmír, hoci zostal homogénny, sa stal čoraz redším. Keď sa ochladil na 3000 K, jadrá atómov vodíka a hélia už mohli zachytávať voľné elektróny a transformovať sa na neutrálne atómy vodíka a hélia. V dôsledku toho vznikol homogénny Vesmír, ktorý bol zmesou troch takmer neinteragujúcich látok: baryónovej hmoty (vodík, hélium a ich izotopy), leptónov (neutrína a antineutrína) a žiarenia (fotónov). V tom čase už neboli vysoké teploty a vysoký tlak. Zdalo sa, že v budúcnosti vesmír podstúpi ďalšiu expanziu a ochladenie, vytvorenie „leptónovej púšte“ - niečo ako tepelná smrť. Ale to sa nestalo; naopak, došlo k skoku, ktorý vytvoril moderný štrukturálny vesmír, ktorý podľa moderných odhadov trval 1 až 3 miliardy rokov.

Každý počul o teórii veľkého tresku, ktorá vysvetľuje (podľa najmenej, v súčasnosti) pôvod nášho vesmíru. Avšak v akademických kruhov Vždy budú ľudia, ktorí budú chcieť spochybniť nápady – mimochodom, práve tu často vznikajú veľké objavy.

Dicke si však uvedomil, že ak by tento model bol skutočný, potom by neexistovali dva typy hviezd – Populácia I a Populácia II, mladé a staré hviezdy. A boli. To znamená, že vesmír okolo nás sa napriek tomu vyvinul z horúceho a hustého stavu. Aj keby to nebol jediný Veľký tresk v histórii.

Úžasné, však? Čo keby tých výbuchov bolo niekoľko? Desiatky, stovky? Veda na to ešte musí prísť. Dicke pozval svojho kolegu Peeblesa, aby vypočítal teplotu potrebnú pre opísané procesy a pravdepodobnú teplotu zvyškového žiarenia dnes. Peeblesove hrubé výpočty ukázali, že dnes by mal byť vesmír naplnený mikrovlnným žiarením s teplotou menšou ako 10 K a Roll a Wilkinson sa už pripravovali na hľadanie tohto žiarenia, keď zazvonil zvon...

Stratené v preklade

Tu sa však oplatí presunúť sa do iného rohu zemegule- v ZSSR. Najbližší ľudia k objavu kozmického mikrovlnného žiarenia pozadia (a tiež nedokončili prácu!) boli v ZSSR. Po vykonaní obrovského množstva práce v priebehu niekoľkých mesiacov, o ktorej bola správa uverejnená v roku 1964, sa zdalo, že sovietski vedci poskladali všetky časti skladačky, chýbal len jeden. Jakov Borisovič Zeldovič, jeden z kolosov sovietskej vedy, vykonal výpočty podobné tým, ktoré vykonal tím Gamowa (sovietskeho fyzika žijúceho v USA), a tiež dospel k záveru, že vesmír musel začať horúcim Veľký tresk, ktorý zanechal žiarenie na pozadí s teplotou niekoľkých kelvinov.

Jakov Borisovič Zeldovič, -

Vedel dokonca o článku Eda Ohma v časopise Bell System Technical Journal, ktorý približne vypočítal teplotu žiarenia kozmického mikrovlnného pozadia, ale závery autora nesprávne interpretoval. Prečo si sovietski výskumníci neuvedomili, že Ohm už toto žiarenie objavil? Kvôli chybe v preklade. Ohmov papier uviedol, že teplota oblohy, ktorú nameral, bola asi 3 K. To znamenalo, že odpočítal všetky možné zdroje rádiového rušenia a že 3 K bola teplota zostávajúceho pozadia.

Zhodou okolností však bola rovnaká aj teplota atmosferického žiarenia (3 K), pre ktorú Ohm tiež urobil korekciu. Sovietski špecialisti sa mylne rozhodli, že práve tieto 3 K Ohmovi zostali po všetkých predchádzajúcich úpravách, tiež ich odrátali a nezostali im nič.

V súčasnosti by sa takéto nedorozumenia ľahko napravili prostredníctvom elektronickej korešpondencie, no na začiatku 60. rokov bola komunikácia medzi vedcami v Sovietskom zväze a Spojených štátoch veľmi ťažká. To bol dôvod takejto útočnej chyby.

Nobelova cena, ktorá odplávala

Vráťme sa ku dňu, keď v Dickeho laboratóriu zazvonil telefón. Ukazuje sa, že v rovnakom čase astronómovia Arno Penzias a Robert Wilson oznámili, že sa im náhodou podarilo odhaliť slabý rádiový šum pochádzajúci zo všetkého. Potom ešte nevedeli, že ďalší tím vedcov nezávisle od seba prišiel s myšlienkou existencie takéhoto žiarenia a dokonca začal stavať detektor, aby ho hľadal. Bol to tím Dickeho a Peeblesa.

Ešte prekvapivejšie je, že kozmické mikrovlnné pozadie, alebo, ako sa to tiež nazýva, kozmické mikrovlnné žiarenie pozadia, bolo v rámci modelu vzniku vesmíru v dôsledku Veľkého tresku opísané pred viac ako desiatimi rokmi. George Gamow a jeho kolegovia. Nevedela o tom ani jedna, ani druhá skupina vedcov.

Penzias a Wilson sa náhodou dozvedeli o práci vedcov pod Dickeho vedením a rozhodli sa im zavolať a prediskutovať to. Dicke pozorne počúval Penziasa a urobil niekoľko poznámok. Po zložení hovoru sa obrátil ku kolegom a povedal: "Chlapci, predbehli sme sa."

Takmer o 15 rokov neskôr, po mnohých meraniach vykonaných nanajvýš rôzne dĺžky vlny mnohými skupinami astronómov potvrdili, že žiarenie, ktoré objavili, bolo skutočne reliktnou ozvenou Veľkého tresku s teplotou 2,712 K, Penzias a Wilson sa podelili o Nobelovu cenu za svoj vynález. Hoci spočiatku o svojom objave ani nechceli napísať článok, pretože ho považovali za neudržateľný a nezapadali do modelu stacionárneho Vesmíru, ktorého sa držali!

Hovorí sa, že Penzias a Wilson by považovali za dostatočné uviesť ich ako piate a šieste meno na zozname po Dicke, Peebles, Roll a Wilkinson. V tomto prípade by Nobelovu cenu zrejme dostal Dicke. Ale všetko sa stalo tak, ako sa stalo.

P.S.: Prihláste sa na odber nášho newslettera. Raz za dva týždne pošleme 10 najzaujímavejších a užitočné materiály z blogu MYTH.

Veľkoleposť a rozmanitosť okolitého sveta dokáže ohromiť každú fantáziu. Všetky predmety a predmety obklopujúce ľudí, iných ľudí, rôzne druhy rastlín a zvierat, častice, ktoré možno vidieť iba mikroskopom, ako aj nepochopiteľné hviezdokopy: to všetko spája pojem „vesmír“.

Teórie o vzniku vesmíru boli vyvinuté človekom už dlho. Napriek absencii čo i len základného konceptu náboženstva či vedy sa v zvedavých hlavách starovekých ľudí vynárali otázky o princípoch svetového poriadku a o postavení človeka v priestore, ktorý ho obklopuje. Je ťažké spočítať, koľko teórií o vzniku vesmíru dnes existuje, niektoré z nich študujú poprední svetoznámi vedci, iné sú priam fantastické.

Kozmológia a jej predmet

Moderná kozmológia - veda o štruktúre a vývoji Vesmíru - považuje otázku jeho vzniku za jednu z najzaujímavejších a stále nedostatočne prebádaných záhad. Povaha procesov, ktoré prispeli k vzniku hviezd, galaxií, solárne systémy a planét, ich vývoj, zdroj vzniku vesmíru, ako aj jeho rozmery a hranice: to všetko je len krátky zoznam problémov, ktoré skúmajú moderní vedci.

Hľadanie odpovedí na základnú hádanku o formovaní sveta viedlo k tomu, že dnes existujú rôzne teórie o vzniku, existencii a vývoji vesmíru. Vzrušenie špecialistov, ktorí hľadajú odpovede, budujú a testujú hypotézy, je opodstatnené, pretože spoľahlivá teória o zrode vesmíru odhalí celému ľudstvu pravdepodobnosť existencie života v iných systémoch a planétach.

Teórie o vzniku vesmíru majú charakter vedeckých konceptov, jednotlivé hypotézy, náboženské učenia, filozofické predstavy a mýty. Všetky sú podmienene rozdelené do dvoch hlavných kategórií:

1. Teórie, podľa ktorých bol vesmír vytvorený tvorcom. Inými slovami, ich podstatou je, že proces vytvárania vesmíru bol vedomým a duchovným konaním, prejavom vôle
2. Teórie vzniku vesmíru, postavené na základe vedeckých faktorov. Ich postuláty kategoricky odmietajú existenciu tvorcu aj možnosť vedomého stvorenia sveta. Takéto hypotézy sú často založené na princípe priemernosti. Naznačujú možnosť života nielen na našej planéte, ale aj na iných.

Kreacionizmus – teória o stvorení sveta Stvoriteľom

Ako už názov napovedá, kreacionizmus (stvorenie) je náboženská teória o vzniku vesmíru. Tento svetonázor je založený na koncepcii stvorenia vesmíru, planéty a človeka Bohom alebo Stvoriteľom.

Nápad dlho bol dominantný až do koniec XIX storočia, keď sa zrýchlil proces hromadenia poznatkov v rôznych oblastiach vedy (biológia, astronómia, fyzika) a rozšírila sa evolučná teória. Kreacionizmus sa stal zvláštnou reakciou kresťanov, ktorí zastávajú konzervatívne názory na uskutočnené objavy. Dominantná myšlienka v tom čase len posilnila rozpory, ktoré existovali medzi náboženskými a inými teóriami.

Aký je rozdiel medzi vedeckými a náboženskými teóriami?

Hlavné rozdiely medzi teóriami rôznych kategórií spočívajú predovšetkým v pojmoch, ktoré používajú ich prívrženci. Vo vedeckých hypotézach je teda namiesto tvorcu príroda a namiesto stvorenia pôvod. Spolu s tým existujú problémy, ktoré sú podobnými spôsobmi pokryté rôznymi teóriami alebo dokonca úplne duplikované.

Teórie o vzniku vesmíru, patriace do opačných kategórií, datujú jeho samotný vzhľad odlišne. Napríklad podľa najbežnejšej hypotézy (teória veľkého tresku) vesmír vznikol asi pred 13 miliardami rokov.

Naproti tomu náboženská teória pôvodu vesmíru dáva úplne iné čísla:

• Podľa kresťanských zdrojov bol vek vesmíru stvoreného Bohom v čase narodenia Ježiša Krista 3483-6984 rokov.
• Hinduizmus naznačuje, že náš svet má približne 155 biliónov rokov.

Kant a jeho kozmologický model

Až do 20. storočia bola väčšina vedcov toho názoru, že vesmír je nekonečný. Touto vlastnosťou charakterizovali čas a priestor. Okrem toho bol vesmír podľa ich názoru statický a homogénny.

Myšlienku bezhraničnosti vesmíru vo vesmíre predložil Isaac Newton. Tento predpoklad bol vyvinutý niekým, kto vyvinul teóriu o absencii časových hraníc. Kant rozšíril svoje teoretické predpoklady ďalej a rozšíril nekonečnosť vesmíru na počet možných biologických produktov. Tento postulát znamenal, že v podmienkach starovekého a obrovský svet bez konca alebo začiatku môže existovať nespočetné množstvo možné možnosti, v dôsledku čoho je vznik akéhokoľvek biologického druhu reálny.

Na základe možného vzniku foriem života bola neskôr vyvinutá Darwinova teória. Pozorovania hviezdnej oblohy a výsledky výpočtov astronómov potvrdili Kantov kozmologický model.

Einsteinove úvahy

Začiatkom 20. storočia Albert Einstein publikoval svoj vlastný model vesmíru. Podľa jeho teórie relativity prebiehajú vo vesmíre súčasne dva opačné procesy: expanzia a kontrakcia. Súhlasil však s názorom väčšiny vedcov o stacionárnosti Vesmíru, a tak zaviedol pojem kozmická odpudivá sila. Jeho účinok je navrhnutý tak, aby vyrovnal príťažlivosť hviezd a zastavil proces pohybu všetkých nebeských telies zachovať statickú povahu vesmíru.

Model vesmíru - podľa Einsteina - má určitú veľkosť, ale neexistujú žiadne hranice. Táto kombinácia je realizovateľná iba vtedy, keď je priestor zakrivený rovnakým spôsobom, ako sa to deje v guli.

Charakteristiky priestoru takéhoto modelu sú:

• Trojrozmernosť.
• Uzavretie seba.
• Homogenita (absencia stredu a okraja), v ktorej sú galaxie rovnomerne rozložené.

A. A. Friedman: Vesmír sa rozširuje

Tvorca revolučného rozširujúceho sa modelu Vesmíru A. A. Friedman (ZSSR) postavil svoju teóriu na základe rovníc charakterizujúcich všeobecnú teóriu relativity. Pravda, všeobecne uznávaný názor v vedecký svet V tom čase bol náš svet statický, a tak sa jeho dielu nevenovala náležitá pozornosť.

O niekoľko rokov neskôr astronóm Edwin Hubble urobil objav, ktorý potvrdil Friedmanove myšlienky. Bola objavená vzdialenosť galaxií od neďalekej Mliečnej dráhy. Zároveň sa stal nevyvrátiteľný fakt, že rýchlosť ich pohybu zostáva úmerná vzdialenosti medzi nimi a našou galaxiou.

Tento objav vysvetľuje neustály „rozptyl“ hviezd a galaxií vo vzájomnom vzťahu, čo vedie k záveru o expanzii vesmíru.

Nakoniec Friedmanove závery uznal Einstein, ktorý následne spomenul zásluhy sovietskeho vedca ako zakladateľa hypotézy o expanzii vesmíru.

Nedá sa povedať, že by medzi touto teóriou a všeobecnou teóriou relativity existovali rozpory, ale počas rozpínania Vesmíru musel prísť prvotný impulz, ktorý vyprovokoval ústup hviezd. Analogicky s výbuchom sa táto myšlienka nazývala „Veľký tresk“.

Stephen Hawking a antropický princíp

Výsledkom výpočtov a objavov Stephena Hawkinga bola antropocentrická teória vzniku vesmíru. Jeho tvorca tvrdí, že existencia planéty tak dobre pripravenej na ľudský život nemôže byť náhodná.

Teória vzniku vesmíru Stephena Hawkinga počíta aj s postupným vyparovaním čiernych dier, ich stratou energie a emisiou Hawkingovho žiarenia.

Výsledkom hľadania dôkazov bolo identifikovaných a testovaných viac ako 40 charakteristík, ktorých dodržiavanie je nevyhnutné pre rozvoj civilizácie. Americký astrofyzik Hugh Ross zhodnotil pravdepodobnosť takejto neúmyselnej zhody okolností. Výsledkom bolo číslo 10 -53.

Náš vesmír obsahuje bilión galaxií, z ktorých každá má 100 miliárd hviezd. Podľa výpočtov vedcov, Celkom planét by malo byť 1020. Tento údaj je o 33 rádov nižší, ako sa pôvodne počítalo. V dôsledku toho žiadna planéta vo všetkých galaxiách nemôže kombinovať podmienky, ktoré by boli vhodné pre spontánny vznik života.

Teória veľkého tresku: Pôvod vesmíru z malej častice

Vedci, ktorí podporujú teóriu veľkého tresku, zdieľajú hypotézu, že vesmír je dôsledkom veľkého výbuchu. Hlavným postulátom teórie je tvrdenie, že pred touto udalosťou boli všetky prvky súčasného Vesmíru obsiahnuté v častici, ktorá mala mikroskopické rozmery. Vo vnútri sa prvky vyznačovali jedinečným stavom, v ktorom nebolo možné merať ukazovatele ako teplota, hustota a tlak. Sú nekonečné. Na hmotu a energiu v tomto stave nemajú vplyv fyzikálne zákony.

To, čo sa stalo pred 15 miliardami rokov, sa nazýva nestabilita, ktorá vznikla vo vnútri častice. Roztrúsené drobné prvky položili základ pre svet, ktorý poznáme dnes.

Na začiatku bol vesmír vytvorený ako hmlovina drobné čiastočky(menší ako atóm). Potom spojením vytvorili atómy, ktoré slúžili ako základ hviezdnych galaxií. Odpovedať na otázky o tom, čo sa stalo pred výbuchom, ako aj o tom, čo ho spôsobilo, sú najdôležitejšie úlohy tejto teórie o vzniku vesmíru.

Tabuľka schematicky znázorňuje fázy formovania vesmíru po veľkom tresku.

Ako vyplýva z vyššie uvedených údajov, Vesmír sa naďalej rozpína ​​a ochladzuje.

Neustále zvyšovanie vzdialenosti medzi galaxiami je hlavným postulátom: čím je teória veľkého tresku odlišná. Vznik vesmíru týmto spôsobom môžu potvrdiť nájdené dôkazy. Existujú aj dôvody na jej vyvrátenie.

Problémy teórie

Vzhľadom na to, že teória veľkého tresku nebola v praxi dokázaná, nie je prekvapujúce, že existuje niekoľko otázok, na ktoré nedokáže odpovedať:

1. Jedinečnosť. Toto slovo označuje stav vesmíru, stlačený do jedného bodu. Problémom teórie veľkého tresku je nemožnosť opísať procesy prebiehajúce v hmote a priestore v takomto stave. Všeobecné právo Relativita tu nie je použiteľná, takže nie je možné vytvoriť matematický popis a rovnice pre modelovanie.
   Zásadná nemožnosť získať odpoveď na otázku o počiatočnom stave Vesmíru diskredituje teóriu od samého začiatku. Jeho populárno-náučné expozície túto zložitosť radšej zamlčujú alebo spomínajú len okrajovo. Avšak pre vedcov, ktorí sa snažia poskytnúť matematický základ pre teóriu veľkého tresku, je tento problém považovaný za hlavnú prekážku.
2. Astronómia. V tejto oblasti teória veľkého tresku čelí faktu, že nedokáže opísať proces vzniku galaxií. Na základe súčasných verzií teórií je možné predpovedať, ako sa objaví homogénny oblak plynu. Navyše, jeho hustota by mala byť teraz asi jeden atóm na meter kubický. Ak chcete získať niečo viac, nemôžete sa zaobísť bez úpravy počiatočného stavu vesmíru. Nedostatok informácií a praktických skúseností v tejto oblasti sa stávajú vážnymi prekážkami ďalšieho modelovania.

Existuje tiež rozpor medzi vypočítanou hmotnosťou našej galaxie a údajmi získanými štúdiom rýchlosti jej príťažlivosti k. Podľa všetkého je hmotnosť našej galaxie desaťkrát väčšia, ako sa doteraz predpokladalo.

Kozmológia a kvantová fyzika

Dnes neexistujú žiadne kozmologické teórie, ktoré by neboli založené na kvantovej mechanike. Zaoberá sa predsa popisom správania atómových a Rozdiel medzi kvantovou fyzikou a klasickou (vysvetlil Newton) je v tom, že druhá pozoruje a opisuje hmotné objekty a prvá predpokladá výlučne matematický popis samotného pozorovania a merania. . Pre kvantovú fyziku materiálne hodnoty nepredstavujú predmet skúmania, tu je súčasťou skúmanej situácie aj samotný pozorovateľ.

Na základe týchto vlastností má kvantová mechanika problém opísať Vesmír, pretože pozorovateľ je súčasťou Vesmíru. Keď však hovoríme o vzniku vesmíru, nie je možné si predstaviť vonkajších pozorovateľov. Pokusy o vývoj modelu bez účasti vonkajšieho pozorovateľa boli korunované kvantovou teóriou vzniku vesmíru od J. Wheelera.

Jeho podstatou je, že v každom okamihu sa Vesmír rozdeľuje a vytvára sa nekonečné množstvo kópií. Výsledkom je, že každý z paralelných vesmírov možno pozorovať a pozorovatelia môžu vidieť všetky kvantové alternatívy. Navyše, pôvodný a nový svet sú skutočné.

Inflačný model

Hlavnou úlohou, ktorú má teória inflácie riešiť, je hľadanie odpovedí na otázky, ktoré teória veľkého tresku a teória expanzie nezodpovedajú. menovite:

1. Z akého dôvodu sa vesmír rozpína?
2. Čo je to veľký tresk?

Na tento účel inflačná teória pôvodu vesmíru zahŕňa extrapoláciu expanzie na čas nula, obmedzenie celej hmoty vesmíru v jednom bode a vytvorenie kozmologickej singularity, ktorá sa často nazýva veľký tresk.

Zjavná sa stáva irelevantnosť všeobecnej teórie relativity, ktorú v súčasnosti nemožno aplikovať. Výsledkom je, že na vytvorenie všeobecnejšej teórie (alebo „novej fyziky“) a vyriešenie problému kozmologickej singularity možno použiť iba teoretické metódy, výpočty a dedukcie.

Nové alternatívne teórie

Napriek úspechu modelu kozmickej inflácie existujú vedci, ktorí sú proti a označujú ho za neudržateľný. Ich hlavným argumentom je kritika riešení navrhovaných teóriou. Oponenti tvrdia, že získané riešenia ponechajú niektoré detaily chýbajúce, to znamená, že namiesto riešenia problému počiatočných hodnôt ich teória iba šikovne zahaľuje.

Alternatívou je niekoľko exotických teórií, ktorých myšlienka je založená na formovaní počiatočných hodnôt pred veľkým treskom. Nové teórie o vzniku vesmíru možno stručne opísať takto:

• Teória strún. Jeho prívrženci navrhujú okrem bežných štyroch dimenzií priestoru a času zaviesť ďalšie dimenzie. Mohli by hrať úlohu v raných fázach vesmíru a v súčasnosti sú v kompaktnom stave. V odpovedi na otázku o dôvode ich zhutnenia vedci ponúkajú odpoveď, ktorá hovorí, že vlastnosťou superstrun je T-dualita. Preto sú struny „navinuté“ do ďalších rozmerov a ich veľkosť je obmedzená.
• Braneova teória. Nazýva sa aj M-teória. V súlade s jeho postulátmi je na začiatku procesu formovania Vesmíru studený, statický päťrozmerný časopriestor. Štyri z nich (priestorové) majú obmedzenia, prípadne steny – trojbrany. Náš priestor funguje ako jedna zo stien a druhá je skrytá. Tretia trojbrana sa nachádza v štvorrozmernom priestore a je ohraničená dvoma hraničnými bránami. Teória uvažuje o zrážke tretej brány s našou a uvoľnení veľká kvantita energie. Práve tieto podmienky sú priaznivé pre vznik veľkého tresku.

1. Cyklické teórie popierajú jedinečnosť veľkého tresku a tvrdia, že vesmír sa pohybuje z jedného stavu do druhého. Problémom takýchto teórií je nárast entropie podľa druhého termodynamického zákona. V dôsledku toho bolo trvanie predchádzajúcich cyklov kratšie a teplota látky bola výrazne vyššia ako počas veľkej explózie. Pravdepodobnosť, že sa tak stane, je extrémne nízka.

Bez ohľadu na to, koľko teórií o vzniku vesmíru existuje, iba dve obstáli v skúške času a prekonali problém neustále sa zvyšujúcej entropie. Vyvinuli ich vedci Steinhardt-Turok a Baum-Frampton.

Tieto relatívne nové teórie o vzniku vesmíru boli predložené v 80. rokoch minulého storočia. Majú veľa nasledovníkov, ktorí na nich vyvíjajú modely, hľadajú dôkazy spoľahlivosti a pracujú na odstránení rozporov.

Teória strún

Jedna z najpopulárnejších medzi teóriami o vzniku vesmíru - Predtým, ako prejdeme k popisu jeho myšlienky, je potrebné pochopiť koncepty jedného z jeho najbližších konkurentov, štandardného modelu. Predpokladá, že hmotu a interakcie možno opísať ako určitý súbor častíc, rozdelených do niekoľkých skupín:

• Kvarky.
• Leptóny.
• bozóny.

Tieto častice sú v skutočnosti stavebnými kameňmi vesmíru, keďže sú také malé, že sa nedajú rozdeliť na zložky.

Charakteristickým rysom teórie strún je tvrdenie, že takéto tehly nie sú častice, ale ultramikroskopické struny, ktoré vibrujú. Zároveň kolísavá o rozdielna frekvencia struny sa stávajú analógmi rôznych častíc opísaných v štandardnom modeli.

Aby ste pochopili teóriu, mali by ste si uvedomiť, že struny nie sú žiadna hmota, ale energia. Teória strún preto dospela k záveru, že všetky prvky vesmíru sú vyrobené z energie.

Dobrá analógia by bol oheň. Pri pohľade naň človek nadobudne dojem jeho vecnosti, no nedá sa dotknúť.

Kozmológia pre školákov

Teórie o vzniku vesmíru sa krátko študujú na školách počas hodín astronómie. Študentom sú popísané základné teórie o tom, ako sa formoval náš svet, čo sa s ním teraz deje a ako sa bude vyvíjať v budúcnosti.

Účelom lekcií je oboznámiť deti s podstatou vzniku elementárnych častíc, chemických prvkov a nebeských telies. Teórie vzniku vesmíru pre deti sú redukované na prezentáciu teórie veľkého tresku. Učitelia používajú vizuálny materiál: diapozitívy, tabuľky, plagáty, ilustrácie. Ich hlavnou úlohou je prebudiť v deťoch záujem o svet, ktorý ich obklopuje.