Η προέλευση του σύμπαντος είναι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Μεγάλη έκρηξη

Όλοι έχουν ακούσει για τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, η οποία εξηγεί (τουλάχιστον προς το παρόν) την προέλευση του Σύμπαντος μας. Ωστόσο, στους επιστημονικούς κύκλους θα υπάρχουν πάντα εκείνοι που θέλουν να αμφισβητήσουν ιδέες - από αυτό, παρεμπιπτόντως, προκύπτουν συχνά μεγάλες ανακαλύψεις.

Ωστόσο, ο Dicke συνειδητοποίησε ότι αν αυτό το μοντέλο ήταν πραγματικό, τότε δεν θα υπήρχαν δύο τύποι αστεριών - Πληθυσμός Ι και Πληθυσμός ΙΙ, νεαρά και μεγάλα αστέρια. Και ήταν. Αυτό σημαίνει ότι το Σύμπαν γύρω μας ωστόσο αναπτύχθηκε από μια καυτή και πυκνή κατάσταση. Ακόμα κι αν δεν ήταν το μοναδικό Big Bang στην ιστορία.

Καταπληκτικό, σωστά; Τι θα γινόταν αν υπήρχαν πολλές από αυτές τις εκρήξεις; Δεκάδες, εκατοντάδες; Η επιστήμη δεν το έχει ανακαλύψει ακόμη. Ο Dicke κάλεσε τον συνάδελφό του Peebles να υπολογίσει τη θερμοκρασία που απαιτείται για τις διαδικασίες που περιγράφηκαν και την πιθανή θερμοκρασία της υπολειπόμενης ακτινοβολίας σήμερα. Οι πρόχειροι υπολογισμοί του Peebles έδειξαν ότι σήμερα το Σύμπαν θα έπρεπε να γεμίσει με ακτινοβολία μικροκυμάτων με θερμοκρασία μικρότερη από 10 K, και ο Roll και ο Wilkinson ετοιμάζονταν ήδη να αναζητήσουν αυτήν την ακτινοβολία όταν χτύπησε το κουδούνι...

Χάνεται στη μετάφραση

Ωστόσο, εδώ αξίζει να μετακινηθείτε σε μια άλλη γωνιά του πλανήτη - στην ΕΣΣΔ. Οι πιο κοντινοί άνθρωποι στην ανακάλυψη της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων (και επίσης δεν ολοκλήρωσαν τη δουλειά!) ήταν στην ΕΣΣΔ. Έχοντας κάνει τεράστιο όγκο εργασίας κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών, μια έκθεση για την οποία δημοσιεύτηκε το 1964, οι Σοβιετικοί επιστήμονες φαινόταν ότι είχαν συγκεντρώσει όλα τα κομμάτια του παζλ, μόνο ένα έλειπε. Ο Yakov Borisovich Zeldovich, ένας από τους κολοσσούς της σοβιετικής επιστήμης, πραγματοποίησε υπολογισμούς παρόμοιους με αυτούς που έκανε η ομάδα του Gamow (ένας Σοβιετικός φυσικός που ζει στις ΗΠΑ) και κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι το Σύμπαν πρέπει να ξεκίνησε με ένα καυτό Μεγάλη Έκρηξη, η οποία άφησε ακτινοβολία φόντου με θερμοκρασία λίγα Κέλβιν.

Yakov Borisovich Zeldovich, -

Ήξερε ακόμη και για το άρθρο του Ed Ohm στο Bell System Technical Journal, το οποίο υπολόγιζε χονδρικά τη θερμοκρασία της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων, αλλά παρερμήνευσε τα συμπεράσματα του συγγραφέα. Γιατί οι Σοβιετικοί ερευνητές δεν συνειδητοποίησαν ότι ο Ohm είχε ήδη ανακαλύψει αυτήν την ακτινοβολία; Λόγω λάθους στη μετάφραση. Το χαρτί του Ohm ανέφερε ότι η θερμοκρασία του ουρανού που μέτρησε ήταν περίπου 3 Κ. Αυτό σήμαινε ότι είχε αφαιρέσει όλες τις πιθανές πηγές ραδιοπαρεμβολών και ότι 3 Κ ήταν η θερμοκρασία του υπολειπόμενου φόντου.

Ωστόσο, κατά σύμπτωση, η θερμοκρασία της ατμοσφαιρικής ακτινοβολίας ήταν επίσης η ίδια (3 K), για την οποία ο Ohm έκανε επίσης μια διόρθωση. Σοβιετικοί ειδικοί αποφάσισαν λανθασμένα ότι ήταν αυτά τα 3 K που είχε αφήσει ο Ohm μετά από όλες τις προηγούμενες προσαρμογές, τα αφαίρεσαν και αυτά και δεν έμειναν χωρίς τίποτα.

Στις μέρες μας, τέτοιες παρεξηγήσεις θα διορθώνονταν εύκολα μέσω ηλεκτρονικής αλληλογραφίας, αλλά στις αρχές της δεκαετίας του 1960, η επικοινωνία μεταξύ επιστημόνων στη Σοβιετική Ένωση και τις Ηνωμένες Πολιτείες ήταν πολύ δύσκολη. Αυτός ήταν ο λόγος για ένα τέτοιο επιθετικό λάθος.

Το βραβείο Νόμπελ που έφυγε

Ας πάμε πίσω στη μέρα που χτύπησε το τηλέφωνο στο εργαστήριο του Dicke. Αποδεικνύεται ότι την ίδια στιγμή, οι αστρονόμοι Arno Penzias και Robert Wilson ανέφεραν ότι κατά λάθος κατάφεραν να ανιχνεύσουν αχνό ραδιοφωνικό θόρυβο που προέρχεται από τα πάντα. Τότε δεν γνώριζαν ακόμη ότι μια άλλη ομάδα επιστημόνων σκέφτηκε ανεξάρτητα την ύπαρξη μιας τέτοιας ακτινοβολίας και μάλιστα άρχισαν να κατασκευάζουν έναν ανιχνευτή για να την αναζητήσουν. Ήταν η ομάδα των Dicke και Peebles.

Ακόμη πιο εκπληκτικό είναι ότι το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, ή, όπως αποκαλείται επίσης, η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων, περιγράφηκε περισσότερο από δέκα χρόνια νωρίτερα στο πλαίσιο του μοντέλου της εμφάνισης του Σύμπαντος ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης από Ο George Gamow και οι συνεργάτες του. Ούτε ο ένας ούτε η άλλη ομάδα επιστημόνων γνώριζαν για αυτό.

Ο Πένζιας και ο Γουίλσον έμαθαν κατά λάθος για το έργο των επιστημόνων υπό την ηγεσία του Ντικ και αποφάσισαν να τους καλέσουν για να το συζητήσουν. Ο Dicke άκουσε προσεκτικά τον Penzias και έκανε αρκετά σχόλια. Αφού έκλεισε το τηλέφωνο, γύρισε στους συναδέλφους του και είπε: «Παιδιά, προλάβαμε».

Σχεδόν 15 χρόνια αργότερα, αφού πολλές μετρήσεις που έγιναν σε διάφορα μήκη κύματος από πολλές ομάδες αστρονόμων επιβεβαίωσαν ότι η ακτινοβολία που ανακάλυψαν ήταν πράγματι ένα λείψανο της Μεγάλης Έκρηξης, με θερμοκρασία 2,712 Κ, οι Penzias και Wilson μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ για εφεύρεσή τους. Αν και στην αρχή δεν ήθελαν καν να γράψουν άρθρο για την ανακάλυψή τους, γιατί τη θεώρησαν αβάσιμη και δεν ταίριαζαν στο μοντέλο ενός ακίνητου Σύμπαντος που τηρούσαν!

Λέγεται ότι ο Penzias και ο Wilson θα θεωρούσαν αρκετό να αναφερθούν ως το πέμπτο και το έκτο όνομα στη λίστα μετά τους Dicke, Peebles, Roll και Wilkinson. Σε αυτή την περίπτωση, το βραβείο Νόμπελ θα πήγαινε προφανώς στον Ντικ. Όλα όμως έγιναν όπως έγιναν.

P.S.: Εγγραφείτε στο newsletter μας. Μία φορά κάθε δύο εβδομάδες θα στέλνουμε 10 από τα πιο ενδιαφέροντα και χρήσιμα υλικά από το blog του ΜΥΘΟΣ.

Μεγάλη έκρηξη. Αυτό είναι το όνομα της θεωρίας, ή μάλλον μιας από τις θεωρίες, της προέλευσης ή, αν θέλετε, της δημιουργίας του Σύμπαντος. Το όνομα είναι ίσως πολύ επιπόλαιο για ένα τόσο τρομακτικό και δέος εκδήλωση. Ιδιαίτερα τρομακτικό αν έχετε κάνει ποτέ στον εαυτό σας πολύ δύσκολες ερωτήσεις για το σύμπαν.

Για παράδειγμα, αν το Σύμπαν είναι ό,τι είναι, τότε πώς ξεκίνησε; Και τι έγινε πριν από αυτό; Αν ο χώρος δεν είναι άπειρος, τότε τι υπάρχει πέρα ​​από αυτόν; Και πού πρέπει πραγματικά να ταιριάζει αυτό το κάτι; Πώς μπορούμε να κατανοήσουμε τη λέξη «άπειρο»;

Αυτά τα πράγματα είναι δύσκολο να κατανοηθούν. Επιπλέον, όταν αρχίζεις να το σκέφτεσαι, νιώθεις μια απόκοσμη αίσθηση για κάτι μεγαλειώδες και τρομερό. Όμως τα ερωτήματα για το σύμπαν είναι ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα που έχει θέσει η ανθρωπότητα στον εαυτό της σε όλη την ιστορία της.

Σχετικά υλικά:

Ενδιαφέροντα γεγονότα για τα αστέρια

Ποια ήταν η αρχή της ύπαρξης του Σύμπαντος;

Οι περισσότεροι επιστήμονες είναι πεπεισμένοι ότι η ύπαρξη του Σύμπαντος ξεκίνησε με μια τεράστια μεγάλη έκρηξη ύλης που συνέβη πριν από περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια. Για πολλά χρόνια, οι περισσότεροι επιστήμονες μοιράζονταν την υπόθεση ότι η αρχή του Σύμπαντος τέθηκε από μια μεγάλη έκρηξη, την οποία οι επιστήμονες ονόμασαν αστειευόμενα «Big Bang». Κατά τη γνώμη τους, όλη η ύλη και όλος ο χώρος, που τώρα αντιπροσωπεύεται από δισεκατομμύρια και εκατομμύρια γαλαξίες και αστέρια, πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια χωρούσε σε ένα μικροσκοπικό χώρο όχι μεγαλύτερο από μερικές λέξεις σε αυτήν την πρόταση.

Πώς σχηματίστηκε το Σύμπαν;

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια αυτός ο μικρός όγκος εξερράγη σε μικροσκοπικά σωματίδια μικρότερα από τα άτομα, προκαλώντας την ύπαρξη του Σύμπαντος. Αρχικά ήταν ένα νεφέλωμα μικρών σωματιδίων. Αργότερα, όταν αυτά τα σωματίδια ενώθηκαν, σχηματίστηκαν άτομα. Οι αστρικοί γαλαξίες σχηματίστηκαν από άτομα. Από εκείνη τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται, σαν ένα μπαλόνι που φουσκώνει.

Σχετικά υλικά:

Οι μεγαλύτεροι πλανήτες στο Σύμπαν

Αμφιβολίες για τη Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης

Όμως τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες που μελετούν τη δομή του Σύμπαντος έχουν κάνει αρκετές απροσδόκητες ανακαλύψεις. Μερικοί από αυτούς αμφισβητούν τη θεωρία του Big Bang. Τι μπορείτε να κάνετε, ο κόσμος μας δεν αντιστοιχεί πάντα στις βολικές μας ιδέες για αυτόν.

Κατανομή της ύλης κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης

Ένα πρόβλημα είναι ο τρόπος με τον οποίο η ύλη κατανέμεται σε όλο το σύμπαν. Όταν ένα αντικείμενο εκρήγνυται, το περιεχόμενό του διασκορπίζεται ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις. Με άλλα λόγια, εάν η ύλη συμπιέστηκε αρχικά σε μικρό όγκο και στη συνέχεια εξερράγη, τότε η ύλη θα έπρεπε να είχε κατανεμηθεί ομοιόμορφα σε όλο το χώρο του Σύμπαντος.

Η πραγματικότητα, ωστόσο, είναι πολύ διαφορετική από τις αναμενόμενες ιδέες. Ζούμε σε ένα πολύ ανομοιόμορφα γεμάτο Σύμπαν. Όταν κοιτάζετε στο διάστημα, μεμονωμένες συστάδες ύλης εμφανίζονται σε απόσταση μεταξύ τους. Τεράστιοι γαλαξίες είναι διάσπαρτοι εδώ κι εκεί σε όλο το διάστημα. Μεταξύ

Το μεγαλείο και η ποικιλομορφία του γύρω κόσμου μπορούν να καταπλήξουν κάθε φαντασία. Όλα τα αντικείμενα και τα αντικείμενα που περιβάλλουν ανθρώπους, άλλους ανθρώπους, διάφορα είδη φυτών και ζώων, σωματίδια που φαίνονται μόνο με μικροσκόπιο, καθώς και ακατανόητα αστρικά σμήνη: όλα τα ενώνει η έννοια του «σύμπαντος».

Οι θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος έχουν αναπτυχθεί από τον άνθρωπο εδώ και πολύ καιρό. Παρά την απουσία έστω και μιας βασικής έννοιας της θρησκείας ή της επιστήμης, στο περίεργο μυαλό των αρχαίων ανθρώπων προέκυψαν ερωτήματα για τις αρχές της παγκόσμιας τάξης και για τη θέση του ανθρώπου στον χώρο που τον περιβάλλει. Είναι δύσκολο να μετρήσουμε πόσες θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος υπάρχουν σήμερα· μερικές από αυτές μελετώνται από κορυφαίους παγκοσμίου φήμης επιστήμονες, άλλες είναι εντελώς φανταστικές.

Κοσμολογία και το θέμα της

Η σύγχρονη κοσμολογία - η επιστήμη της δομής και της ανάπτυξης του Σύμπαντος - θεωρεί το ζήτημα της προέλευσής του ως ένα από τα πιο ενδιαφέροντα και ακόμη ανεπαρκώς μελετημένα μυστήρια. Η φύση των διαδικασιών που συνέβαλαν στην εμφάνιση άστρων, γαλαξιών, ηλιακών συστημάτων και πλανητών, η ανάπτυξή τους, η πηγή της εμφάνισης του Σύμπαντος, καθώς και το μέγεθος και τα όριά του: όλα αυτά είναι μόνο μια σύντομη λίστα θεμάτων που μελετήθηκαν από σύγχρονους επιστήμονες.

Η αναζήτηση απαντήσεων στο θεμελιώδες αίνιγμα για το σχηματισμό του κόσμου οδήγησε στο γεγονός ότι σήμερα υπάρχουν διάφορες θεωρίες για την προέλευση, την ύπαρξη και την ανάπτυξη του Σύμπαντος. Ο ενθουσιασμός των ειδικών που αναζητούν απαντήσεις, χτίζουν και δοκιμάζουν υποθέσεις είναι δικαιολογημένος, γιατί μια αξιόπιστη θεωρία για τη γέννηση του Σύμπαντος θα αποκαλύψει σε όλη την ανθρωπότητα την πιθανότητα ύπαρξης ζωής σε άλλα συστήματα και πλανήτες.

Οι θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος έχουν τη φύση επιστημονικών εννοιών, επιμέρους υποθέσεων, θρησκευτικών διδασκαλιών, φιλοσοφικών ιδεών και μύθων. Όλοι χωρίζονται υπό όρους σε δύο κύριες κατηγορίες:

1. Θεωρίες σύμφωνα με τις οποίες το Σύμπαν δημιουργήθηκε από έναν δημιουργό. Με άλλα λόγια, η ουσία τους είναι ότι η διαδικασία δημιουργίας του Σύμπαντος ήταν μια συνειδητή και πνευματική δράση, μια εκδήλωση θέλησης
2. Θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος, βασισμένες σε επιστημονικούς παράγοντες. Τα αξιώματά τους απορρίπτουν κατηγορηματικά τόσο την ύπαρξη ενός δημιουργού όσο και τη δυνατότητα συνειδητής δημιουργίας του κόσμου. Τέτοιες υποθέσεις βασίζονται συχνά σε αυτό που ονομάζεται αρχή της μετριότητας. Προτείνουν τη δυνατότητα ζωής όχι μόνο στον πλανήτη μας, αλλά και σε άλλους.

Δημιουργισμός - η θεωρία της δημιουργίας του κόσμου από τον Δημιουργό

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ο δημιουργισμός (δημιουργία) είναι μια θρησκευτική θεωρία για την προέλευση του σύμπαντος. Αυτή η κοσμοθεωρία βασίζεται στην έννοια της δημιουργίας του σύμπαντος, του πλανήτη και του ανθρώπου από τον Θεό ή τον Δημιουργό.

Η ιδέα ήταν κυρίαρχη για μεγάλο χρονικό διάστημα, μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα, όταν η διαδικασία συσσώρευσης γνώσης σε διάφορους τομείς της επιστήμης (βιολογία, αστρονομία, φυσική) επιταχύνθηκε και η εξελικτική θεωρία έγινε ευρέως διαδεδομένη. Ο δημιουργισμός έχει γίνει μια ιδιόμορφη αντίδραση των χριστιανών που έχουν συντηρητικές απόψεις για τις ανακαλύψεις που γίνονται. Η κυρίαρχη ιδέα εκείνη την εποχή απλώς ενίσχυε τις αντιφάσεις που υπήρχαν μεταξύ θρησκευτικών και άλλων θεωριών.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ επιστημονικών και θρησκευτικών θεωριών;

Οι κύριες διαφορές μεταξύ των θεωριών διαφόρων κατηγοριών βρίσκονται κυρίως στους όρους που χρησιμοποιούνται από τους υποστηρικτές τους. Έτσι, στις επιστημονικές υποθέσεις, αντί για δημιουργό, υπάρχει η φύση, και αντί για τη δημιουργία, υπάρχει η καταγωγή. Μαζί με αυτό, υπάρχουν θέματα που καλύπτονται με παρόμοιους τρόπους από διαφορετικές θεωρίες ή ακόμη και εντελώς διπλά.

Οι θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος, που ανήκουν σε αντίθετες κατηγορίες, χρονολογούν την ίδια την εμφάνισή του διαφορετικά. Για παράδειγμα, σύμφωνα με την πιο κοινή υπόθεση (τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης), το Σύμπαν σχηματίστηκε πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αντίθετα, η θρησκευτική θεωρία της προέλευσης του Σύμπαντος δίνει εντελώς διαφορετικά στοιχεία:

• Σύμφωνα με χριστιανικές πηγές, η ηλικία του Σύμπαντος που δημιουργήθηκε από τον Θεό την εποχή της γέννησης του Ιησού Χριστού ήταν 3483-6984 χρόνια.
• Ο Ινδουισμός υποδηλώνει ότι ο κόσμος μας είναι περίπου 155 τρισεκατομμυρίων ετών.

Ο Καντ και το κοσμολογικό του μοντέλο

Μέχρι τον 20ο αιώνα, οι περισσότεροι επιστήμονες ήταν της άποψης ότι το Σύμπαν ήταν άπειρο. Με αυτή την ιδιότητα χαρακτήριζαν τον χρόνο και τον χώρο. Επιπλέον, κατά τη γνώμη τους, το Σύμπαν ήταν στατικό και ομοιογενές.

Η ιδέα της απεριόριστης ύπαρξης του Σύμπαντος στο διάστημα προτάθηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα. Αυτή η υπόθεση αναπτύχθηκε από κάποιον που ανέπτυξε μια θεωρία σχετικά με την απουσία χρονικών ορίων. Προχωρώντας περαιτέρω τις θεωρητικές του υποθέσεις, ο Καντ επέκτεινε το άπειρο του Σύμπαντος στον αριθμό των πιθανών βιολογικών προϊόντων. Αυτό το αξίωμα σήμαινε ότι στις συνθήκες ενός αρχαίου και αχανούς κόσμου χωρίς τέλος και αρχή, θα μπορούσε να υπάρξει ένας αναρίθμητος αριθμός πιθανών επιλογών, ως αποτέλεσμα των οποίων η εμφάνιση οποιουδήποτε βιολογικού είδους θα μπορούσε να συμβεί στην πραγματικότητα.

Με βάση την πιθανή εμφάνιση μορφών ζωής, αναπτύχθηκε αργότερα η θεωρία του Δαρβίνου. Οι παρατηρήσεις του έναστρου ουρανού και τα αποτελέσματα των υπολογισμών από αστρονόμους επιβεβαίωσαν το κοσμολογικό μοντέλο του Καντ.

Οι στοχασμοί του Αϊνστάιν

Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν δημοσίευσε το δικό του μοντέλο του Σύμπαντος. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, δύο αντίθετες διαδικασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα στο Σύμπαν: η διαστολή και η συστολή. Ωστόσο, συμφώνησε με την άποψη των περισσότερων επιστημόνων για τη στασιμότητα του Σύμπαντος, έτσι εισήγαγε την έννοια της κοσμικής απωστικής δύναμης. Η επίδρασή του έχει σχεδιαστεί για να εξισορροπεί την έλξη των αστεριών και να σταματήσει τη διαδικασία κίνησης όλων των ουράνιων σωμάτων για να διατηρήσει τη στατική φύση του Σύμπαντος.

Το μοντέλο του Σύμπαντος -σύμφωνα με τον Αϊνστάιν- έχει ένα συγκεκριμένο μέγεθος, αλλά δεν υπάρχουν όρια. Αυτός ο συνδυασμός είναι εφικτός μόνο όταν ο χώρος καμπυλώνεται με τον ίδιο τρόπο όπως συμβαίνει σε μια σφαίρα.

Τα χαρακτηριστικά του χώρου ενός τέτοιου μοντέλου είναι:

• Τρισδιάστατη.
• Κλείσιμο στον εαυτό σου.
• Ομοιογένεια (απουσία κέντρου και ακμής), στην οποία οι γαλαξίες είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι.

A. A. Friedman: Το Σύμπαν διαστέλλεται

Ο δημιουργός του επαναστατικού διαστελλόμενου μοντέλου του Σύμπαντος, A. A. Friedman (ΕΣΣΔ), έχτισε τη θεωρία του με βάση τις εξισώσεις που χαρακτηρίζουν τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Αλήθεια, η γενικά αποδεκτή άποψη στον επιστημονικό κόσμο εκείνης της εποχής ήταν ότι ο κόσμος μας ήταν στατικός, επομένως δεν δόθηκε η δέουσα προσοχή στο έργο του.

Λίγα χρόνια αργότερα, ο αστρονόμος Έντουιν Χαμπλ έκανε μια ανακάλυψη που επιβεβαίωσε τις ιδέες του Φρίντμαν. Ανακαλύφθηκε η απόσταση των γαλαξιών από τον κοντινό Γαλαξία. Ταυτόχρονα, το γεγονός ότι η ταχύτητα της κίνησής τους παραμένει ανάλογη με την απόσταση μεταξύ τους και του γαλαξία μας έχει γίνει αδιαμφισβήτητο.

Αυτή η ανακάλυψη εξηγεί τη συνεχή «σκέδαση» των άστρων και των γαλαξιών μεταξύ τους, η οποία οδηγεί στο συμπέρασμα για τη διαστολή του σύμπαντος.

Τελικά, τα συμπεράσματα του Friedman αναγνωρίστηκαν από τον Αϊνστάιν, ο οποίος στη συνέχεια ανέφερε τα πλεονεκτήματα του σοβιετικού επιστήμονα ως ιδρυτή της υπόθεσης για τη διαστολή του Σύμπαντος.

Δεν μπορεί να ειπωθεί ότι υπάρχουν αντιφάσεις μεταξύ αυτής της θεωρίας και της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, αλλά κατά τη διάρκεια της διαστολής του Σύμπαντος πρέπει να υπήρξε μια αρχική ώθηση που προκάλεσε την υποχώρηση των αστεριών. Κατ' αναλογία με μια έκρηξη, η ιδέα ονομάστηκε "Big Bang".

Stephen Hawking and the Anthropic Principle

Το αποτέλεσμα των υπολογισμών και των ανακαλύψεων του Stephen Hawking ήταν η ανθρωποκεντρική θεωρία της προέλευσης του Σύμπαντος. Ο δημιουργός του ισχυρίζεται ότι η ύπαρξη ενός πλανήτη τόσο καλά προετοιμασμένου για την ανθρώπινη ζωή δεν μπορεί να είναι τυχαία.

Η θεωρία του Stephen Hawking για την προέλευση του Σύμπαντος προβλέπει επίσης τη σταδιακή εξάτμιση των μαύρων τρυπών, την απώλεια ενέργειας και την εκπομπή της ακτινοβολίας Hawking.

Ως αποτέλεσμα της αναζήτησης στοιχείων, εντοπίστηκαν και δοκιμάστηκαν περισσότερα από 40 χαρακτηριστικά, η τήρηση των οποίων είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη του πολιτισμού. Ο Αμερικανός αστροφυσικός Χιου Ρος εκτίμησε την πιθανότητα μιας τέτοιας ακούσιας σύμπτωσης. Το αποτέλεσμα ήταν το νούμερο 10 -53.

Το Σύμπαν μας περιέχει ένα τρισεκατομμύριο γαλαξίες, ο καθένας με 100 δισεκατομμύρια αστέρια. Σύμφωνα με υπολογισμούς που έγιναν από επιστήμονες, ο συνολικός αριθμός των πλανητών θα πρέπει να είναι 10 20. Αυτός ο αριθμός είναι 33 τάξεις μεγέθους μικρότερος από ό,τι είχε υπολογιστεί προηγουμένως. Κατά συνέπεια, κανένας πλανήτης σε όλους τους γαλαξίες δεν μπορεί να συνδυάσει συνθήκες που θα ήταν κατάλληλες για την αυθόρμητη εμφάνιση της ζωής.

The Big Bang Theory: Η προέλευση του Σύμπαντος από ένα μικροσκοπικό σωματίδιο

Οι επιστήμονες που υποστηρίζουν τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης μοιράζονται την υπόθεση ότι το σύμπαν είναι συνέπεια μιας μεγάλης έκρηξης. Το κύριο αξίωμα της θεωρίας είναι η δήλωση ότι πριν από αυτό το γεγονός, όλα τα στοιχεία του σημερινού Σύμπαντος περιέχονταν σε ένα σωματίδιο που είχε μικροσκοπικές διαστάσεις. Όντας μέσα σε αυτό, τα στοιχεία χαρακτηρίζονταν από μια μοναδική κατάσταση στην οποία δεν μπορούσαν να μετρηθούν δείκτες όπως η θερμοκρασία, η πυκνότητα και η πίεση. Είναι ατελείωτες. Η ύλη και η ενέργεια σε αυτή την κατάσταση δεν επηρεάζονται από τους νόμους της φυσικής.

Αυτό που συνέβη πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια ονομάζεται αστάθεια που προέκυψε μέσα στο σωματίδιο. Τα διάσπαρτα μικροσκοπικά στοιχεία έθεσαν τα θεμέλια για τον κόσμο που γνωρίζουμε σήμερα.

Στην αρχή, το Σύμπαν ήταν ένα νεφέλωμα που σχηματιζόταν από μικροσκοπικά σωματίδια (μικρότερα από ένα άτομο). Στη συνέχεια, συνδυάζοντας, σχημάτισαν άτομα που χρησίμευσαν ως βάση των αστρικών γαλαξιών. Η απάντηση σε ερωτήσεις για το τι συνέβη πριν την έκρηξη, καθώς και για το τι την προκάλεσε, είναι τα πιο σημαντικά καθήκοντα αυτής της θεωρίας για την προέλευση του Σύμπαντος.

Ο πίνακας απεικονίζει σχηματικά τα στάδια σχηματισμού του σύμπαντος μετά τη μεγάλη έκρηξη.

Κατάσταση του Σύμπαντος	Άξονας χρόνου	Εκτιμώμενη θερμοκρασία
Επέκταση (πληθωρισμός)	Από 10 -45 έως 10 -37 δευτερόλεπτα	Περισσότερα από 10 26 Κ
Εμφανίζονται κουάρκ και ηλεκτρόνια	10 -6 δευτ	Περισσότερα από 10 13 Κ
Παράγονται πρωτόνια και νετρόνια	10 -5 δευτ	10 12 Κ
Εμφανίζονται πυρήνες ηλίου, δευτερίου και λιθίου	Από 10 -4 δευτερόλεπτα έως 3 λεπτά	Από 10 11 έως 10 9 Κ
Σχηματίστηκαν άτομα	400 χιλιάδες χρόνια	4000 Κ
Το νέφος αερίου συνεχίζει να επεκτείνεται	15 Μα	300 Κ
Τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες γεννιούνται	1 δισεκατομμύριο χρόνια	20 Κ
Οι εκρήξεις αστεριών πυροδοτούν το σχηματισμό βαρέων πυρήνων	3 δισεκατομμύρια χρόνια	10 Κ
Η διαδικασία της γέννησης των αστεριών σταματά	10-15 δισεκατομμύρια χρόνια	3 Κ
Η ενέργεια όλων των αστεριών εξαντλείται	10 14 χρόνια	10 -2 Κ
Οι μαύρες τρύπες εξαντλούνται και γεννιούνται στοιχειώδη σωματίδια	10 40 χρόνια	-20 Κ
Η εξάτμιση όλων των μαύρων τρυπών τελειώνει	10 100 χρόνια	Από 10 -60 έως 10 -40 Κ

Όπως προκύπτει από τα παραπάνω δεδομένα, το Σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται και να ψύχεται.

Η συνεχής αύξηση της απόστασης μεταξύ των γαλαξιών είναι το κύριο αξίωμα: αυτό που κάνει τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης διαφορετική. Η ανάδυση του Σύμπαντος με αυτόν τον τρόπο μπορεί να επιβεβαιωθεί από τα στοιχεία που βρέθηκαν. Υπάρχουν και λόγοι να το διαψεύσουμε.

Προβλήματα θεωρίας

Δεδομένου ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης δεν έχει αποδειχθεί στην πράξη, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι υπάρχουν πολλά ερωτήματα στα οποία δεν μπορεί να απαντήσει:

1. Μοναδικότητα. Αυτή η λέξη υποδηλώνει την κατάσταση του Σύμπαντος, συμπιεσμένη σε ένα σημείο. Το πρόβλημα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι η αδυναμία περιγραφής των διεργασιών που συμβαίνουν στην ύλη και το διάστημα σε μια τέτοια κατάσταση. Ο γενικός νόμος της σχετικότητας δεν ισχύει εδώ, επομένως είναι αδύνατο να δημιουργηθεί μια μαθηματική περιγραφή και εξισώσεις για μοντελοποίηση.
   Η θεμελιώδης αδυναμία απόκτησης απάντησης στο ερώτημα σχετικά με την αρχική κατάσταση του Σύμπαντος δυσφημεί τη θεωρία από την αρχή. Οι δημοφιλείς επιστημονικές εκθέσεις του προτιμούν να σιωπούν ή να αναφέρουν μόνο παρεπιπτόντως αυτήν την πολυπλοκότητα. Ωστόσο, για τους επιστήμονες που εργάζονται για να παρέχουν μια μαθηματική βάση για τη θεωρία του Big Bang, αυτή η δυσκολία αναγνωρίζεται ως σημαντικό εμπόδιο.
2. Αστρονομία. Σε αυτόν τον τομέα, η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης αντιμετωπίζει το γεγονός ότι δεν μπορεί να περιγράψει τη διαδικασία προέλευσης των γαλαξιών. Με βάση τις τρέχουσες εκδόσεις των θεωριών, είναι δυνατό να προβλεφθεί πώς εμφανίζεται ένα ομοιογενές νέφος αερίου. Επιπλέον, η πυκνότητά του μέχρι τώρα θα πρέπει να είναι περίπου ένα άτομο ανά κυβικό μέτρο. Για να αποκτήσετε κάτι περισσότερο, δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς να προσαρμόσετε την αρχική κατάσταση του Σύμπαντος. Η έλλειψη πληροφοριών και πρακτικής εμπειρίας σε αυτόν τον τομέα αποτελούν σοβαρά εμπόδια για περαιτέρω μοντελοποίηση.

Υπάρχει επίσης μια ασυμφωνία μεταξύ της υπολογισμένης μάζας του γαλαξία μας και των δεδομένων που λαμβάνονται από τη μελέτη της ταχύτητας της έλξης του προς. Προφανώς, το βάρος του γαλαξία μας είναι δέκα φορές μεγαλύτερο από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.

Κοσμολογία και κβαντική φυσική

Σήμερα δεν υπάρχουν κοσμολογικές θεωρίες που να μην βασίζονται στην κβαντική μηχανική. Εξάλλου, ασχολείται με την περιγραφή της συμπεριφοράς του ατομικού και Η διαφορά μεταξύ της κβαντικής φυσικής και της κλασικής (εξηγείται από τον Νεύτωνα) είναι ότι η δεύτερη παρατηρεί και περιγράφει υλικά αντικείμενα και η πρώτη υποθέτει μια αποκλειστικά μαθηματική περιγραφή της ίδιας της παρατήρησης και της μέτρησης . Για την κβαντική φυσική, οι υλικές αξίες δεν αποτελούν αντικείμενο έρευνας· εδώ ο ίδιος ο παρατηρητής είναι μέρος της υπό μελέτη κατάστασης.

Με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά, η κβαντομηχανική δυσκολεύεται να περιγράψει το Σύμπαν, επειδή ο παρατηρητής είναι μέρος του Σύμπαντος. Ωστόσο, μιλώντας για την εμφάνιση του σύμπαντος, είναι αδύνατο να φανταστούμε εξωτερικούς παρατηρητές. Οι προσπάθειες ανάπτυξης ενός μοντέλου χωρίς τη συμμετοχή εξωτερικού παρατηρητή στέφθηκαν με την κβαντική θεωρία της προέλευσης του Σύμπαντος από τον J. Wheeler.

Η ουσία του είναι ότι σε κάθε στιγμή το Σύμπαν χωρίζεται και σχηματίζεται ένας άπειρος αριθμός αντιγράφων. Ως αποτέλεσμα, καθένα από τα παράλληλα σύμπαντα μπορεί να παρατηρηθεί και οι παρατηρητές μπορούν να δουν όλες τις κβαντικές εναλλακτικές. Επιπλέον, ο αρχικός και ο νέος κόσμος είναι πραγματικοί.

Μοντέλο πληθωρισμού

Το κύριο καθήκον που έχει σχεδιαστεί να λύσει η θεωρία του πληθωρισμού είναι η αναζήτηση απαντήσεων σε ερωτήματα που μένουν αναπάντητα από τη θεωρία του big bang και τη θεωρία επέκτασης. Και συγκεκριμένα:

1. Για ποιο λόγο διαστέλλεται το Σύμπαν;
2. Τι είναι μια μεγάλη έκρηξη;

Για το σκοπό αυτό, η πληθωριστική θεωρία της προέλευσης του Σύμπαντος περιλαμβάνει την παρέκταση της διαστολής στο χρόνο μηδέν, περιορίζοντας ολόκληρη τη μάζα του Σύμπαντος σε ένα σημείο και σχηματίζοντας μια κοσμολογική ιδιομορφία, η οποία συχνά ονομάζεται μεγάλη έκρηξη.

Η ασχετοσύνη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, η οποία δεν μπορεί να εφαρμοστεί αυτή τη στιγμή, γίνεται προφανής. Ως αποτέλεσμα, μόνο θεωρητικές μέθοδοι, υπολογισμοί και αφαιρέσεις μπορούν να εφαρμοστούν για να αναπτυχθεί μια γενικότερη θεωρία (ή «νέα φυσική») και να λυθεί το πρόβλημα της κοσμολογικής μοναδικότητας.

Νέες εναλλακτικές θεωρίες

Παρά την επιτυχία του μοντέλου του κοσμικού πληθωρισμού, υπάρχουν επιστήμονες που αντιτίθενται σε αυτό, χαρακτηρίζοντάς το αβάσιμο. Το κύριο επιχείρημά τους είναι η κριτική των λύσεων που προτείνει η θεωρία. Οι αντίπαλοι υποστηρίζουν ότι οι λύσεις που λαμβάνονται αφήνουν κάποιες λεπτομέρειες που λείπουν, δηλαδή, αντί να λύσει το πρόβλημα των αρχικών τιμών, η θεωρία τις καλύπτει μόνο επιδέξια.

Μια εναλλακτική είναι αρκετές εξωτικές θεωρίες, η ιδέα των οποίων βασίζεται στον σχηματισμό αρχικών τιμών πριν από τη μεγάλη έκρηξη. Οι νέες θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος μπορούν να περιγραφούν εν συντομία ως εξής:

• Θεωρία χορδών. Οι οπαδοί του προτείνουν, εκτός από τις συνήθεις τέσσερις διαστάσεις του χώρου και του χρόνου, να εισαγάγουν και πρόσθετες διαστάσεις. Θα μπορούσαν να παίξουν ένα ρόλο στα πρώτα στάδια του Σύμπαντος και αυτή τη στιγμή να βρίσκονται σε συμπιεσμένη κατάσταση. Απαντώντας στην ερώτηση για τον λόγο της συμπύκνωσής τους, οι επιστήμονες προσφέρουν μια απάντηση που λέει ότι η ιδιότητα των υπερχορδών είναι η Τ-δυαδικότητα. Ως εκ τούτου, οι χορδές «τυλίγονται» σε πρόσθετες διαστάσεις και το μέγεθός τους είναι περιορισμένο.
• Θεωρία Brane. Ονομάζεται επίσης M-θεωρία. Σύμφωνα με τα αξιώματά του, στην αρχή της διαδικασίας σχηματισμού του Σύμπαντος, υπάρχει ένας ψυχρός, στατικός πενταδιάστατος χωροχρόνος. Τέσσερα από αυτά (χωρικά) έχουν περιορισμούς, ή τοίχους - τρεις-βράνες. Ο χώρος μας λειτουργεί ως ένας από τους τοίχους και ο δεύτερος είναι κρυμμένος. Η τρίτη τριβράνη βρίσκεται σε τετραδιάστατο χώρο και οριοθετείται από δύο οριακές βράνες. Η θεωρία οραματίζεται μια τρίτη βράνη να συγκρούεται με τη δική μας και να απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Είναι αυτές οι συνθήκες που γίνονται ευνοϊκές για την εμφάνιση μιας μεγάλης έκρηξης.

1. Οι κυκλικές θεωρίες αρνούνται τη μοναδικότητα της μεγάλης έκρηξης, υποστηρίζοντας ότι το σύμπαν μετακινείται από τη μια κατάσταση στην άλλη. Το πρόβλημα με τέτοιες θεωρίες είναι η αύξηση της εντροπίας, σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο. Κατά συνέπεια, η διάρκεια των προηγούμενων κύκλων ήταν μικρότερη και η θερμοκρασία της ουσίας ήταν σημαντικά υψηλότερη από ό,τι κατά τη μεγάλη έκρηξη. Η πιθανότητα να συμβεί αυτό είναι εξαιρετικά μικρή.

Ανεξάρτητα από το πόσες θεωρίες υπάρχουν για την προέλευση του σύμπαντος, μόνο δύο έχουν αντέξει στη δοκιμασία του χρόνου και έχουν ξεπεράσει το πρόβλημα της διαρκώς αυξανόμενης εντροπίας. Αναπτύχθηκαν από τους επιστήμονες Steinhardt-Turok και Baum-Frampton.

Αυτές οι σχετικά νέες θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος διατυπώθηκαν στη δεκαετία του '80 του περασμένου αιώνα. Έχουν πολλούς οπαδούς που αναπτύσσουν μοντέλα που βασίζονται σε αυτό, αναζητούν στοιχεία αξιοπιστίας και εργάζονται για την εξάλειψη των αντιφάσεων.

Θεωρία χορδών

Μία από τις πιο δημοφιλείς μεταξύ των θεωριών για την προέλευση του Σύμπαντος - Πριν προχωρήσουμε στην περιγραφή της ιδέας του, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τις έννοιες ενός από τους πιο κοντινούς ανταγωνιστές του, του τυπικού μοντέλου. Υποθέτει ότι η ύλη και οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να περιγραφούν ως ένα ορισμένο σύνολο σωματιδίων, χωρισμένα σε διάφορες ομάδες:

• Κουάρκ.
• Λεπτόνια.
• Μποζόνια.

Αυτά τα σωματίδια είναι, στην πραγματικότητα, τα δομικά στοιχεία του σύμπαντος, αφού είναι τόσο μικρά που δεν μπορούν να χωριστούν σε συστατικά.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της θεωρίας χορδών είναι ο ισχυρισμός ότι τέτοια τούβλα δεν είναι σωματίδια, αλλά υπερμικροσκοπικές χορδές που δονούνται. Ταυτόχρονα, που ταλαντώνονται σε διαφορετικές συχνότητες, οι χορδές γίνονται ανάλογα των διαφόρων σωματιδίων που περιγράφονται στο τυπικό μοντέλο.

Για να κατανοήσετε τη θεωρία, θα πρέπει να συνειδητοποιήσετε ότι οι χορδές δεν είναι οποιαδήποτε ύλη, είναι ενέργεια. Επομένως, η θεωρία χορδών καταλήγει στο συμπέρασμα ότι όλα τα στοιχεία του σύμπαντος αποτελούνται από ενέργεια.

Μια καλή αναλογία θα ήταν η φωτιά. Βλέποντάς το, δημιουργείται η εντύπωση της υλικότητάς του, αλλά δεν μπορεί να αγγίξει.

Κοσμολογία για μαθητές

Οι θεωρίες για την προέλευση του Σύμπαντος μελετώνται εν συντομία στα σχολεία κατά τη διάρκεια των μαθημάτων αστρονομίας. Περιγράφονται στους μαθητές οι βασικές θεωρίες για το πώς σχηματίστηκε ο κόσμος μας, τι του συμβαίνει τώρα και πώς θα εξελιχθεί στο μέλλον.

Σκοπός των μαθημάτων είναι να εξοικειωθούν τα παιδιά με τη φύση του σχηματισμού στοιχειωδών σωματιδίων, χημικών στοιχείων και ουράνιων σωμάτων. Οι θεωρίες της προέλευσης του Σύμπαντος για παιδιά μειώνονται σε μια παρουσίαση της θεωρίας του Big Bang. Οι εκπαιδευτικοί χρησιμοποιούν οπτικό υλικό: διαφάνειες, πίνακες, αφίσες, εικονογραφήσεις. Το κύριο καθήκον τους είναι να ξυπνήσουν το ενδιαφέρον των παιδιών για τον κόσμο που τα περιβάλλει.

Η Μεγάλη Έκρηξη ανήκει στην κατηγορία των θεωριών που επιχειρούν να ανιχνεύσουν πλήρως την ιστορία της γέννησης του Σύμπαντος, να καθορίσουν τις αρχικές, τρέχουσες και τελικές διαδικασίες στη ζωή του.

Υπήρχε κάτι πριν εμφανιστεί το Σύμπαν; Αυτό το θεμελιώδες, σχεδόν μεταφυσικό ερώτημα τίθεται από τους επιστήμονες μέχρι σήμερα. Η εμφάνιση και η εξέλιξη του σύμπαντος ήταν και παραμένει πάντα αντικείμενο έντονων συζητήσεων, απίστευτων υποθέσεων και αλληλοαποκλειόμενων θεωριών. Οι κύριες εκδοχές της προέλευσης των πάντων που μας περιβάλλουν, σύμφωνα με την εκκλησιαστική ερμηνεία, ανέλαβαν θεϊκή παρέμβαση και ο επιστημονικός κόσμος υποστήριξε την υπόθεση του Αριστοτέλη για τη στατική φύση του σύμπαντος. Το τελευταίο μοντέλο ακολουθήθηκε από τον Νεύτωνα, ο οποίος υπερασπίστηκε την απεριόριστη και σταθερότητα του Σύμπαντος, και από τον Καντ, ο οποίος ανέπτυξε αυτή τη θεωρία στα έργα του. Το 1929, ο Αμερικανός αστρονόμος και κοσμολόγος Έντουιν Χαμπλ άλλαξε ριζικά τις απόψεις των επιστημόνων για τον κόσμο.

Όχι μόνο ανακάλυψε την παρουσία πολυάριθμων γαλαξιών, αλλά και τη διαστολή του Σύμπαντος - μια συνεχή ισοτροπική αύξηση στο μέγεθος του διαστήματος που ξεκίνησε τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης.

Σε ποιον οφείλουμε την ανακάλυψη της Μεγάλης Έκρηξης;

Η εργασία του Άλμπερτ Αϊνστάιν στη θεωρία της σχετικότητας και τις βαρυτικές του εξισώσεις επέτρεψαν στον ντε Σίτερ να δημιουργήσει ένα κοσμολογικό μοντέλο του Σύμπαντος. Περαιτέρω έρευνα συνδέθηκε με αυτό το μοντέλο. Το 1923, ο Weyl πρότεινε ότι η ύλη που τοποθετείται στο διάστημα πρέπει να διαστέλλεται. Το έργο του εξαιρετικού μαθηματικού και φυσικού A. A. Friedman έχει μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη αυτής της θεωρίας. Πίσω στο 1922, επέτρεψε τη διαστολή του Σύμπαντος και έβγαλε λογικά συμπεράσματα ότι η αρχή όλης της ύλης ήταν σε ένα απείρως πυκνό σημείο και η ανάπτυξη των πάντων δόθηκε από τη Μεγάλη Έκρηξη. Το 1929, ο Χαμπλ δημοσίευσε τις εργασίες του εξηγώντας την υποταγή της ακτινικής ταχύτητας στην απόσταση· αυτό το έργο έγινε αργότερα γνωστό ως «νόμος του Χαμπλ».

Ο G. A. Gamow, βασιζόμενος στη θεωρία του Friedman για τη Μεγάλη Έκρηξη, ανέπτυξε την ιδέα μιας υψηλής θερμοκρασίας της αρχικής ουσίας. Πρότεινε επίσης την παρουσία κοσμικής ακτινοβολίας, η οποία δεν εξαφανίστηκε με τη διαστολή και την ψύξη του κόσμου. Ο επιστήμονας πραγματοποίησε προκαταρκτικούς υπολογισμούς της πιθανής θερμοκρασίας της υπολειπόμενης ακτινοβολίας. Η τιμή που υπέθεσε ήταν στο εύρος 1-10 K. Μέχρι το 1950, ο Gamow έκανε πιο ακριβείς υπολογισμούς και ανακοίνωσε ένα αποτέλεσμα 3 K. Το 1964, αστρονόμοι ραδιοφώνου από την Αμερική, ενώ βελτίωσαν την κεραία, εξαλείφοντας όλα τα πιθανά σήματα, προσδιόρισαν τις παραμέτρους της κοσμικής ακτινοβολίας. Η θερμοκρασία του αποδείχθηκε ότι ήταν ίση με 3 Κ. Αυτή η πληροφορία έγινε η πιο σημαντική επιβεβαίωση του έργου του Gamow και της ύπαρξης κοσμικής ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου. Οι μεταγενέστερες μετρήσεις του κοσμικού υποβάθρου, που πραγματοποιήθηκαν στο διάστημα, απέδειξαν τελικά την ακρίβεια των υπολογισμών του επιστήμονα. Μπορείτε να εξοικειωθείτε με τον χάρτη της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων στο.

Σύγχρονες ιδέες για τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης: πώς συνέβη;

Ένα από τα μοντέλα που εξηγεί διεξοδικά τις γνωστές σε εμάς διαδικασίες ανάδυσης και ανάπτυξης του Σύμπαντος είναι η θεωρία του Big Bang. Σύμφωνα με την ευρέως αποδεκτή εκδοχή σήμερα, αρχικά υπήρχε μια κοσμολογική ιδιομορφία - μια κατάσταση άπειρης πυκνότητας και θερμοκρασίας. Οι φυσικοί έχουν αναπτύξει μια θεωρητική αιτιολόγηση για τη γέννηση του Σύμπαντος από ένα σημείο που είχε ακραίο βαθμό πυκνότητας και θερμοκρασίας. Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ο χώρος και η ύλη του Κόσμου ξεκίνησαν μια συνεχή διαδικασία διαστολής και σταθερής ψύξης. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, η αρχή του σύμπαντος τέθηκε πριν από τουλάχιστον 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Περίοδοι έναρξης στο σχηματισμό του Σύμπαντος

Η πρώτη στιγμή, η ανακατασκευή της οποίας επιτρέπεται από τις φυσικές θεωρίες, είναι η εποχή Πλανκ, ο σχηματισμός της οποίας έγινε εφικτός 10-43 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η θερμοκρασία της ύλης έφτασε τους 10*32 Κ και η πυκνότητά της ήταν 10*93 g/cm3. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η βαρύτητα απέκτησε ανεξαρτησία, διαχωρίζοντας τον εαυτό της από τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις. Η συνεχής διαστολή και μείωση της θερμοκρασίας προκάλεσε μια μετάβαση φάσης των στοιχειωδών σωματιδίων.

Η επόμενη περίοδος, που χαρακτηρίζεται από την εκθετική διαστολή του Σύμπαντος, ήρθε μετά από άλλα 10-35 δευτερόλεπτα. Ονομάστηκε «Κοσμικός πληθωρισμός». Έγινε μια απότομη επέκταση, πολλές φορές μεγαλύτερη από το συνηθισμένο. Αυτή η περίοδος έδωσε μια απάντηση στο ερώτημα, γιατί η θερμοκρασία σε διαφορετικά σημεία στο Σύμπαν είναι ίδια; Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η ύλη δεν διασκορπίστηκε αμέσως σε όλο το Σύμπαν· για άλλα 10-35 δευτερόλεπτα ήταν αρκετά συμπαγής και δημιουργήθηκε μια θερμική ισορροπία σε αυτήν, η οποία δεν διαταράχθηκε από την πληθωριστική διαστολή. Η περίοδος παρείχε το βασικό υλικό - πλάσμα κουάρκ-γλουονίων, που χρησιμοποιήθηκε για το σχηματισμό πρωτονίων και νετρονίων. Αυτή η διαδικασία έλαβε χώρα μετά από περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας και ονομάζεται «βαρυογένεση». Η προέλευση της ύλης συνοδεύτηκε από την ταυτόχρονη εμφάνιση αντιύλης. Οι δύο ανταγωνιστικές ουσίες εκμηδενίστηκαν, έγιναν ακτινοβολία, αλλά επικράτησε ο αριθμός των συνηθισμένων σωματιδίων, που επέτρεψε τη δημιουργία του Σύμπαντος.

Η επόμενη μετάβαση φάσης, που συνέβη μετά τη μείωση της θερμοκρασίας, οδήγησε στην εμφάνιση των γνωστών σε εμάς στοιχειωδών σωματιδίων. Η εποχή της «πυρηνοσύνθεσης» που ήρθε μετά από αυτήν χαρακτηρίστηκε από το συνδυασμό πρωτονίων σε ισότοπα φωτός. Οι πρώτοι πυρήνες που σχηματίστηκαν είχαν μικρή διάρκεια ζωής· αποσυντέθηκαν κατά τη διάρκεια αναπόφευκτες συγκρούσεις με άλλα σωματίδια. Πιο σταθερά στοιχεία προέκυψαν μέσα σε τρία λεπτά μετά τη δημιουργία του κόσμου.

Το επόμενο σημαντικό ορόσημο ήταν η κυριαρχία της βαρύτητας έναντι άλλων διαθέσιμων δυνάμεων. 380 χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, εμφανίστηκε το άτομο υδρογόνου. Η αύξηση της επιρροής της βαρύτητας σήμανε το τέλος της αρχικής περιόδου του σχηματισμού του Σύμπαντος και ξεκίνησε τη διαδικασία εμφάνισης των πρώτων αστρικών συστημάτων.

Ακόμη και μετά από σχεδόν 14 δισεκατομμύρια χρόνια, η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων εξακολουθεί να παραμένει στο διάστημα. Η ύπαρξή του σε συνδυασμό με τη μετατόπιση του κόκκινου αναφέρεται ως επιχείρημα για την επιβεβαίωση της εγκυρότητας της θεωρίας του Big Bang.

Κοσμολογική μοναδικότητα

Εάν, χρησιμοποιώντας τη γενική θεωρία της σχετικότητας και το γεγονός της συνεχούς διαστολής του Σύμπαντος, επιστρέψουμε στην αρχή του χρόνου, τότε το μέγεθος του σύμπαντος θα είναι ίσο με μηδέν. Η αρχική στιγμή ή η επιστήμη δεν μπορεί να το περιγράψει με αρκετή ακρίβεια χρησιμοποιώντας φυσική γνώση. Οι εξισώσεις που χρησιμοποιούνται δεν είναι κατάλληλες για ένα τόσο μικρό αντικείμενο. Χρειάζεται μια συμβίωση που μπορεί να συνδυάσει την κβαντομηχανική και τη γενική θεωρία της σχετικότητας, αλλά, δυστυχώς, δεν έχει δημιουργηθεί ακόμη.

Η εξέλιξη του Σύμπαντος: τι το περιμένει στο μέλλον;

Οι επιστήμονες εξετάζουν δύο πιθανά σενάρια: η διαστολή του Σύμπαντος δεν θα τελειώσει ποτέ, ή θα φτάσει σε ένα κρίσιμο σημείο και θα ξεκινήσει η αντίστροφη διαδικασία - η συμπίεση. Αυτή η θεμελιώδης επιλογή εξαρτάται από τη μέση πυκνότητα της ουσίας στη σύνθεσή της. Εάν η υπολογισμένη τιμή είναι μικρότερη από την κρίσιμη τιμή, η πρόβλεψη είναι ευνοϊκή· εάν είναι μεγαλύτερη, τότε ο κόσμος θα επιστρέψει σε μια μοναδική κατάσταση. Οι επιστήμονες επί του παρόντος δεν γνωρίζουν την ακριβή τιμή της περιγραφόμενης παραμέτρου, επομένως το ερώτημα για το μέλλον του Σύμπαντος είναι στον αέρα.

Η σχέση της θρησκείας με τη θεωρία του Big Bang

Οι κύριες θρησκείες της ανθρωπότητας: Καθολικισμός, Ορθοδοξία, Ισλάμ, υποστηρίζουν με τον δικό τους τρόπο αυτό το μοντέλο δημιουργίας του κόσμου. Οι φιλελεύθεροι εκπρόσωποι αυτών των θρησκευτικών δογμάτων συμφωνούν με τη θεωρία της προέλευσης του σύμπαντος ως αποτέλεσμα κάποιας ανεξήγητης παρέμβασης, που ορίζεται ως Big Bang.

Το όνομα της θεωρίας, γνωστό σε όλο τον κόσμο - "Big Bang" - δόθηκε άθελά του από τον αντίπαλο της εκδοχής της επέκτασης του Σύμπαντος από τον Hoyle. Θεώρησε μια τέτοια ιδέα «εντελώς μη ικανοποιητική». Μετά τη δημοσίευση των θεματικών του διαλέξεων, ο ενδιαφέρων όρος πήρε αμέσως το κοινό.

Οι λόγοι που προκάλεσαν τη Μεγάλη Έκρηξη δεν είναι γνωστοί με βεβαιότητα. Σύμφωνα με μια από τις πολλές εκδοχές, που ανήκαν στον A. Yu. Glushko, η αρχική ουσία που συμπιέστηκε σε ένα σημείο ήταν μια μαύρη υπερτρύπα και η αιτία της έκρηξης ήταν η επαφή δύο τέτοιων αντικειμένων που αποτελούνταν από σωματίδια και αντισωματίδια. Κατά τη διάρκεια του αφανισμού, η ύλη επέζησε εν μέρει και δημιούργησε το Σύμπαν μας.

Οι μηχανικοί Penzias και Wilson, που ανακάλυψαν την κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου, έλαβαν το Νόμπελ Φυσικής.

Η θερμοκρασία της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων ήταν αρχικά πολύ υψηλή. Μετά από αρκετά εκατομμύρια χρόνια, αυτή η παράμετρος αποδείχθηκε ότι ήταν εντός των ορίων που εξασφαλίζουν την προέλευση της ζωής. Αλλά μέχρι αυτή την περίοδο είχε σχηματιστεί μόνο ένας μικρός αριθμός πλανητών.

Οι αστρονομικές παρατηρήσεις και η έρευνα βοηθούν να βρεθούν απαντήσεις στα πιο σημαντικά ερωτήματα για την ανθρωπότητα: "Πώς εμφανίστηκαν όλα και τι μας περιμένει στο μέλλον;" Παρά το γεγονός ότι δεν έχουν λυθεί όλα τα προβλήματα και η βασική αιτία της εμφάνισης του Σύμπαντος δεν έχει μια αυστηρή και αρμονική εξήγηση, η θεωρία του Big Bang έχει κερδίσει επαρκή ποσότητα επιβεβαίωσης που την καθιστά το κύριο και αποδεκτό μοντέλο την εμφάνιση του σύμπαντος.

Η απάντηση στην ερώτηση "Τι είναι το Big Bang;" μπορεί να ληφθεί κατά τη διάρκεια μιας μακράς συζήτησης, καθώς χρειάζεται πολύς χρόνος. Θα προσπαθήσω να εξηγήσω αυτή τη θεωρία εν συντομία και επί της ουσίας. Έτσι, η θεωρία του Big Bang υποστηρίζει ότι το Σύμπαν μας δημιουργήθηκε ξαφνικά πριν από περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια (όλα προήλθαν από το τίποτα). Και αυτό που συνέβη τότε εξακολουθεί να επηρεάζει το πώς και με ποιους τρόπους όλα στο Σύμπαν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ας εξετάσουμε τα βασικά σημεία της θεωρίας.

Τι συνέβη πριν το Big Bang;

Η θεωρία του Big Bang περιλαμβάνει μια πολύ ενδιαφέρουσα έννοια - τη μοναδικότητα. Στοιχηματίζω ότι αυτό σας κάνει να αναρωτιέστε: τι είναι η μοναδικότητα; Αστρονόμοι, φυσικοί και άλλοι επιστήμονες θέτουν επίσης αυτό το ερώτημα. Οι ιδιομορφίες πιστεύεται ότι υπάρχουν στους πυρήνες των μαύρων τρυπών. Μια μαύρη τρύπα είναι μια περιοχή έντονης βαρυτικής πίεσης. Αυτή η πίεση, σύμφωνα με τη θεωρία, είναι τόσο έντονη που η ουσία συμπιέζεται μέχρι να αποκτήσει άπειρη πυκνότητα. Αυτή η άπειρη πυκνότητα ονομάζεται μοναδικότητα. Το Σύμπαν μας υποτίθεται ότι ξεκίνησε ως μια από αυτές τις απείρως μικρές, απείρως καυτές, απείρως πυκνές ιδιομορφίες. Ωστόσο, δεν έχουμε φτάσει ακόμη στην ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη. Η Μεγάλη Έκρηξη είναι η στιγμή κατά την οποία αυτή η μοναδικότητα ξαφνικά «έσκασε» και άρχισε να διαστέλλεται και δημιούργησε το Σύμπαν μας.

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης φαίνεται να υπονοεί ότι ο χρόνος και ο χώρος υπήρχαν πριν δημιουργηθεί το σύμπαν μας. Ωστόσο, ο Stephen Hawking, ο George Ellis και ο Roger Penrose (και άλλοι) ανέπτυξαν μια θεωρία στα τέλη της δεκαετίας του 1960 που προσπάθησε να εξηγήσει ότι ο χρόνος και ο χώρος δεν υπήρχαν πριν από την επέκταση της μοναδικότητας. Με άλλα λόγια, ούτε χρόνος ούτε χώρος υπήρχαν μέχρι να υπάρξει το σύμπαν.

Τι συνέβη μετά το Big Bang;

Η στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης είναι η στιγμή της αρχής του χρόνου. Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αλλά πολύ πριν από το πρώτο δευτερόλεπτο (10 -43 δευτερόλεπτα), το διάστημα βιώνει εξαιρετικά γρήγορη πληθωριστική επέκταση, που διαστέλλεται 1050 φορές σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου.

Στη συνέχεια, η επέκταση επιβραδύνεται, αλλά το πρώτο δευτερόλεπτο δεν έχει φτάσει ακόμη (απομένουν μόνο 10 -32 δευτερόλεπτα). Αυτή τη στιγμή, το Σύμπαν είναι ένας «ζωμός» που βράζει (με θερμοκρασία 10 27 ° C) ηλεκτρονίων, κουάρκ και άλλων στοιχειωδών σωματιδίων.

Η ταχεία ψύξη του χώρου (έως 10 13 °C) επιτρέπει στα κουάρκ να συνδυάζονται σε πρωτόνια και νετρόνια. Ωστόσο, το πρώτο δευτερόλεπτο δεν έχει φτάσει ακόμα (απομένουν μόνο 10 -6 δευτερόλεπτα).

Στα 3 λεπτά, πολύ ζεστό για να συνδυαστούν σε άτομα, τα φορτισμένα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια εμποδίζουν την εκπομπή φωτός. Το σύμπαν είναι μια υπερ-καυτή ομίχλη (10 8 °C).

Μετά από 300.000 χρόνια, το Σύμπαν ψύχεται στους 10.000 °C, τα ηλεκτρόνια με πρωτόνια και νετρόνια σχηματίζουν άτομα, κυρίως υδρογόνο και ήλιο.

1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν η θερμοκρασία του Σύμπαντος έφτασε τους -200 °C, το υδρογόνο και το ήλιο σχηματίζουν γιγάντια «σύννεφα» που αργότερα θα γίνουν γαλαξίες. Εμφανίζονται τα πρώτα αστέρια.