Storheten og mangfoldet i verden rundt kan forbløffe enhver fantasi. Alle gjenstander og gjenstander som omgir en person, andre mennesker, ulike typer planter og dyr, partikler som bare kan sees med et mikroskop, samt uforståelige stjernehoper: de er alle forent av konseptet "univers".
Teorier om universets opprinnelse har blitt utviklet av mennesket i lang tid. Til tross for fraværet av selv det første konseptet religion eller vitenskap, oppsto det i de nysgjerrige sinnene til eldgamle mennesker spørsmål om prinsippene for verdensordenen og om posisjonen til en person i rommet som omgir ham. Det er vanskelig å telle hvor mange teorier om universets opprinnelse som finnes i dag, noen av dem blir studert av ledende verdenskjente forskere, andre er ærlig t alt fantastiske.
kosmologi og dens emne
Modernekosmologi - vitenskapen om universets struktur og utvikling - anser spørsmålet om dets opprinnelse som et av de mest interessante og fortsatt utilstrekkelig studerte mysteriene. Naturen til prosessene som bidro til fremveksten av stjerner, galakser, solsystemer og planeter, deres utvikling, kilden til fremveksten av universet, samt dets størrelse og grenser: alt dette er bare en kort liste over problemstillinger som er studert av moderne vitenskapsmenn.
Søken etter svar på den grunnleggende gåten om verdens dannelse har ført til at det i dag finnes ulike teorier om universets opprinnelse, eksistens og utvikling. Spenningen til spesialister som leter etter svar, bygger og tester hypoteser er berettiget, fordi en pålitelig teori om universets fødsel vil avsløre for hele menneskeheten sannsynligheten for at det eksisterer liv i andre systemer og planeter.
Teorier om universets opprinnelse har karakter av vitenskapelige konsepter, individuelle hypoteser, religiøse læresetninger, filosofiske ideer og myter. De er alle betinget delt inn i to hovedkategorier:
- Teorier der universet ble skapt av skaperen. Med andre ord er essensen deres at prosessen med å skape universet var en bevisst og åndeliggjort handling, en manifestasjon av viljen til et høyere sinn.
- Teorier om universets opprinnelse, bygget på grunnlag av vitenskapelige faktorer. Postulatene deres avviser kategorisk både eksistensen av en skaper og muligheten for en bevisst skapelse av verden. Slike hypoteser er ofte basert på det som kalles middelmådighetsprinsippet. De antar muligheten forliv ikke bare på planeten vår, men også på andre.
Creationism - teorien om skaperverkets skapelse av verden
Som navnet tilsier, er kreasjonisme den religiøse teorien om universets opprinnelse. Dette verdensbildet er basert på konseptet om skapelsen av universet, planeten og mennesket av Gud eller Skaperen.
Ideen var dominerende lenge, helt til slutten av 1800-tallet, da prosessen med å samle kunnskap innen ulike vitenskapsfelt (biologi, astronomi, fysikk) akselererte, og evolusjonsteorien ble utbredt. Kreasjonisme har blitt en slags reaksjon fra kristne som holder seg til konservative syn på oppdagelsene som gjøres. Den dominerende ideen om evolusjonær utvikling på den tiden forsterket bare motsetningene som fantes mellom religiøse og andre teorier.
Hva er forskjellen mellom vitenskapelige og religiøse teorier
De viktigste forskjellene mellom teoriene for ulike kategorier ligger først og fremst i begrepene som brukes av deres tilhengere. Så, i vitenskapelige hypoteser, i stedet for skaperen - naturen, og i stedet for skapelsen - opprinnelsen. Sammen med dette er det problemer som på samme måte er dekket av forskjellige teorier eller til og med fullstendig duplisert.
Teorier om universets opprinnelse, som tilhører motsatte kategorier, daterer selve dets utseende på forskjellige måter. For eksempel, ifølge den vanligste hypotesen (big bang-teorien), ble universet dannet for rundt 13 milliarder år siden.
Derimot gir den religiøse teorien om universets opprinnelse helt andre tall:
- Ifølge Christiankilder, var universets alder skapt av Gud på tidspunktet for Jesu Kristi fødsel 3483-6984 år.
- Hinduismen antyder at vår verden er omtrent 155 billioner år gammel.
Kant og hans kosmologiske modell
Frem til 1900-tallet var de fleste forskere av den oppfatning at universet var uendelig. Denne egenskapen preget de tid og rom. I tillegg, etter deres mening, var universet statisk og enhetlig.
Ideen om universets uendelighet i verdensrommet ble fremmet av Isaac Newton. Utviklingen av denne antagelsen ble utført av Emmanuel Kant, som utviklet teorien om at det heller ikke finnes noen tidsbegrensninger. Ved å gå videre, i teoretiske antagelser, utvidet Kant universets uendelighet til antall mulige biologiske produkter. Dette postulatet betydde at under forholdene i den eldgamle og enorme verden, uten slutt og begynnelse, kan det være et utallig antall mulige alternativer, som et resultat av at utseendet til enhver biologisk art er ekte.
Basert på denne teorien om mulig opprinnelse til livsformer, ble Darwins teori senere utviklet. Observasjoner av stjernehimmelen og resultatene av astronomenes beregninger bekreftet Kants kosmologiske modell.
Einsteins tanker
På begynnelsen av 1900-tallet publiserte Albert Einstein sin egen modell av universet. I følge hans relativitetsteori finner to motsatte prosesser sted samtidig i universet: ekspansjon og sammentrekning. Imidlertid, hanvar enig med de fleste forskeres mening om universets stasjonaritet, så han introduserte konseptet om den kosmiske frastøtende kraften. Dens nedslag er utformet for å balansere tiltrekningen av stjernene og stoppe bevegelsesprosessen til alle himmellegemer for å opprettholde den statiske naturen til universet.
Modellen av universet – ifølge Einstein – har en viss størrelse, men det er ingen grenser. En slik kombinasjon er bare mulig når rommet er buet på samme måte som det skjer i en sfære.
Kenskapene til rommet til en slik modell er:
- Tredimensjonal.
- Lukker seg selv.
- homogenitet (mangel på senter og kant), der galakser er jevnt fordelt.
A. A. Friedman: Universet utvides
Skaperen av den revolusjonerende ekspanderende modellen av universet, A. A. Fridman (USSR) bygde sin teori på grunnlag av ligningene som karakteriserer den generelle relativitetsteorien. Riktignok var den allment aksepterte oppfatningen i datidens vitenskapelige verden den statiske naturen til vår verden, så det ble ikke viet tilbørlig oppmerksomhet til arbeidet hans.
Noen år senere gjorde astronomen Edwin Hubble en oppdagelse som bekreftet Friedmans ideer. Fjerning av galakser fra Melkeveien i nærheten har blitt oppdaget. Samtidig har det faktum at bevegelseshastigheten deres er proporsjonal med avstanden mellom dem og galaksen vår blitt ugjendrivelig.
Denne oppdagelsen forklarer stjerners og galaksers konstante "retrett" i forhold til hverandre, noe som fører til konklusjonen omutvidelse av universet.
Til slutt ble Friedmans konklusjoner anerkjent av Einstein, senere nevnte han fordelene til den sovjetiske vitenskapsmannen som grunnleggeren av hypotesen om utvidelsen av universet.
Det kan ikke sies at det er motsetninger mellom denne teorien og den generelle relativitetsteorien, men med utvidelsen av universet må det ha vært en første impuls som provoserte spredning av stjerner. I analogi med eksplosjonen ble ideen k alt "Big Bang".
Stephen Hawking og det antropiske prinsipp
Resultatet av Stephen Hawkings beregninger og oppdagelser var den antroposentriske teorien om universets opprinnelse. Skaperen hevder at eksistensen av en planet så godt forberedt for menneskeliv ikke kan være tilfeldig.
Stephen Hawkings teori om universets opprinnelse sørger også for gradvis fordampning av sorte hull, deres tap av energi og utslipp av Hawking-stråling.
Som et resultat av søket etter bevis, ble mer enn 40 egenskaper identifisert og verifisert, og overholdelse av disse er nødvendig for utviklingen av sivilisasjonen. Den amerikanske astrofysikeren Hugh Ross estimerte sannsynligheten for en slik utilsiktet tilfeldighet. Resultatet ble tallet 10-53.
Vårt univers inkluderer en billion galakser, 100 milliarder stjerner hver. I følge forskernes beregninger skal det totale antallet planeter være 1020. Dette tallet er 33 størrelsesordener mindre enn det tidligere beregnede. Derfor kan ingen av planetene i alle galakser kombinere forhold som ville være egnet for spontan dannelse.livet.
The Big Bang Theory: Fremveksten av universet fra en ubetydelig partikkel
Forskere som støtter big bang-teorien deler hypotesen om at universet er et resultat av et grand bang. Teoriens hovedpostulat er påstanden om at før denne hendelsen var alle elementene i det nåværende universet innelukket i en partikkel som hadde mikroskopiske dimensjoner. Mens de var inne i den, var elementene preget av en enkelt tilstand der indikatorer som temperatur, tetthet og trykk ikke kunne måles. De er uendelige. Materie og energi i denne tilstanden påvirkes ikke av fysikkens lover.
Årsaken til eksplosjonen, som skjedde for 15 milliarder år siden, kalles ustabiliteten som oppsto inne i partikkelen. Spredte små elementer markerte begynnelsen på den verden vi kjenner i dag.
I begynnelsen var universet en tåke dannet av bittesmå partikler (mindre enn et atom). Så, når de ble kombinert, dannet de atomer, som fungerte som grunnlaget for stjernegalakser. Å svare på spørsmål om hva som skjedde før eksplosjonen, samt hva som forårsaket den, er de viktigste oppgavene til denne teorien om universets opprinnelse.
Tabellen viser skjematisk stadiene av universets dannelse etter big bang.
| The State of the Universe | Timeline | Forventet temperatur |
| Ekspansjon (inflasjon) | Fra 10-45til10-37 seconds | Mer1026K |
| Kvarker og elektroner vises | 10-6 c | Over 1013 K |
| Protoner og nøytroner dannes | 10-5 c | 1012K |
| Helium-, deuterium- og litiumkjerner dannes | Fra 10-4 fra til 3 min | Fra 1011 til 109 K |
| Atomer dannet | 400 tusen år | 4000 K |
| Gassskyen fortsetter å utvide | 15 millioner år | 300 K |
| De første stjernene og galaksene er født | 1 milliard år | 20 K |
| Eksplosjoner av stjerner provoserer frem dannelsen av tunge kjerner | 3 milliarder år | 10 K |
| Prosessen med stjerners fødsel stopper | 10–15 milliarder år | 3 K |
| Energy of all stars er oppbrukt | 1014 years | 10-2 K |
| Svarte hull er oppbrukt og elementærpartikler er født | 1040 years | -20 K |
| Fordampning av alle svarte hull slutter | 10100 years | Fra 10-60 til 10-40 K |
Som det følger av dataene ovenfor, fortsetter universet å utvide seg og avkjøles.
Den konstante økningen i avstanden mellom galakser er hovedpostulatet: hva som skiller big bang-teorien. Fremveksten av universet på denne måten kan bekreftes av bevisene som er funnet. Det er også grunnlag foravslag.
Problematics of theory
Med tanke på at big bang-teorien ikke er bevist i praksis, er det ikke overraskende at det er flere spørsmål den ikke er i stand til å svare på:
-
Singularitet. Dette ordet betegner universets tilstand, komprimert til et enkelt punkt. Problemet med big bang-teorien er umuligheten av å beskrive prosessene som skjer i materie og rom i en slik tilstand. Den generelle relativitetsloven gjelder ikke her, så det er umulig å lage en matematisk beskrivelse og ligninger for modellering.
Den grunnleggende umuligheten av å få svar på spørsmålet om universets begynnelsestilstand diskrediterer teorien fra selve begynnelsen. Sakprosa-utstillingene hennes har en tendens til å skygge over eller bare nevne denne kompleksiteten i forbifarten. For forskere som jobber med å gi et matematisk grunnlag for big bang-teorien, er denne vanskeligheten imidlertid anerkjent som en stor hindring.
- Astronomi. I dette området står big bang-teorien overfor det faktum at den ikke kan beskrive prosessen med galaksenes opprinnelse. Basert på moderne versjoner av teorier er det mulig å forutsi hvordan en homogen gasssky fremstår. Samtidig bør dens tetthet nå være omtrent ett atom per kubikkmeter. For å få noe mer kan man ikke gjøre uten å justere den opprinnelige tilstanden til universet. Mangelen på informasjon og praktisk erfaring på dette området blir alvorlige hindringer for videre modellering.
Det er også et avvik når det gjelder beregnetmassen til galaksen vår og dataene oppnådd ved å studere hastigheten på dens tiltrekning til Andromeda-galaksen. Tilsynelatende er vekten til galaksen vår ti ganger større enn tidligere antatt.
kosmologi og kvantefysikk
I dag er det ingen kosmologiske teorier som ikke ville vært basert på kvantemekanikk. Tross alt omhandler den beskrivelsen av oppførselen til atom- og subatomære partikler. Forskjellen mellom kvantefysikk og klassisk fysikk (forklart av Newton) er at sistnevnte observerer og beskriver materielle objekter, mens førstnevnte forutsetter en utelukkende matematisk beskrivelse av selve observasjonen og målingen. For kvantefysikk er ikke materielle verdier gjenstand for forskning, her er observatøren selv en del av situasjonen som studeres.
Basert på disse funksjonene har kvantemekanikk problemer med å beskrive universet, fordi observatøren er en del av universet. Men når vi snakker om fremveksten av universet, er det umulig å forestille seg utenforstående. Forsøk på å utvikle en modell uten deltagelse av en utenforstående observatør ble kronet med kvanteteorien om universets opprinnelse av J. Wheeler.
Dens essens er at det i hvert øyeblikk skjer en splittelse av universet og dannelsen av et uendelig antall kopier. Som et resultat kan hvert av de parallelle universene observeres, og observatører kan se alle kvante alternativer. Samtidig er den originale og nye verdenen ekte.
Inflasjonsmønster
Hovedoppgaven inflasjonsteorien er designet for å løse, er i ferd med å blisøk etter svar på spørsmål som er uutforsket av big bang-teorien og ekspansjonsteorien. Nemlig:
- Hvorfor utvider universet seg?
- Hva er big bang?
For dette formål sørger inflasjonsteorien om universets opprinnelse for ekstrapolering av ekspansjonen til nullpunktet, konklusjonen av hele universets masse på ett punkt og dannelsen av et kosmologisk singularitet, som ofte omtales som big bang.
Åpenbart er irrelevansen til den generelle relativitetsteorien, som ikke kan brukes i øyeblikket. Som et resultat kan bare teoretiske metoder, beregninger og deduksjoner brukes for å utvikle en mer generell teori (eller "ny fysikk") og løse problemet med den kosmologiske singulariteten.
Nye alternative teorier
Til tross for suksessen til den kosmiske inflasjonsmodellen, er det forskere som er imot den, og kaller den uholdbar. Hovedargumentet deres er kritikk av løsningene som teorien foreslår. Motstandere hevder at de resulterende løsningene etterlater noen detaljer mangler, med andre ord, i stedet for å løse problemet med begynnelsesverdier, drapererer teorien dem bare dyktig.
Alternative er flere eksotiske teorier, ideen om hvilke er basert på dannelsen av startverdier før big bang. Nye teorier om universets opprinnelse kan kort beskrives som følger:
- Strengteori. Dens tilhengere foreslår, i tillegg til de vanlige fire dimensjonene av rom og tid, å introdusere ytterligere dimensjoner. De kan spille en rolletidlige stadier av universet, og for øyeblikket være i en komprimert tilstand. Ved å svare på spørsmålet om årsaken til komprimeringen deres, tilbyr forskere et svar som sier at egenskapen til superstrenger er T-dualitet. Derfor "vikles" strengene på flere dimensjoner og størrelsen er begrenset.
- Klideori. Det kalles også M-teori. I samsvar med postulatene, ved begynnelsen av dannelsen av universet, er det en kald statisk femdimensjonal romtid. Fire av dem (romlige) har begrensninger, eller vegger - tre-braner. Vår plass er en av veggene, og den andre er skjult. Den tredje tre-branen er plassert i firedimensjon alt rom, den er begrenset av to grensebraner. Teorien anser at en tredje brane kolliderer med vår og frigjør en stor mengde energi. Det er disse forholdene som blir gunstige for fremveksten av et stort smell.
Sykliske teorier benekter det unike med big bang, og hevder at universet går fra en tilstand til en annen. Problemet med slike teorier er økningen i entropi, ifølge termodynamikkens andre lov. Følgelig var varigheten av de foregående syklusene kortere, og temperaturen på stoffet var betydelig høyere enn under big bang. Sannsynligheten for at dette skjer er ekstremt lav
Uansett hvor mange teorier det finnes om universets opprinnelse, har bare to av dem stått tidens tann og overvunnet problemet med stadig økende entropi. De ble utviklet av forskerne Steinhardt-Turok og Baum-Frampton.
Disse relativt nye teoriene om universets opprinnelse ble fremsatt på 80-tallet av forrige århundre. De har mange følgere som utvikler modeller basert på det, ser etter bevis på gyldighet og jobber med å løse inkonsekvenser.
strengteori
En av de mest populære blant teoriene om universets opprinnelse er strengteori. Før du går videre til beskrivelsen av ideen hennes, er det nødvendig å forstå konseptene til en av de nærmeste konkurrentene, standardmodellen. Den forutsetter at materie og interaksjoner kan beskrives som et visst sett med partikler, delt inn i flere grupper:
- Quarks.
- Leptons.
- Bosons.
Disse partiklene er faktisk universets byggesteiner, siden de er så små at de ikke kan deles inn i komponenter.
Et særtrekk ved strengteori er påstanden om at slike klosser ikke er partikler, men ultramikroskopiske strenger som vibrerer. Samtidig som strengene oscillerer ved forskjellige frekvenser, blir de analoger av forskjellige partikler beskrevet i standardmodellen.
For å forstå teorien, bør man innse at strenger ikke er hvilken som helst materie, de er energi. Derfor konkluderer strengteori med at alle elementene i universet er laget av energi.
Brann er en god analogi. Å se på den gir inntrykk av dens materialitet, men den kan ikke berøres.
kosmologi for skolebarn
Teorier om universets opprinnelse studeres kort på skoler på astronomitimer. For studenterbeskriv hovedteoriene om hvordan vår verden ble formet, hva som skjer med den nå og hvordan den vil utvikle seg i fremtiden.
Hensikten med timene er å gjøre barn kjent med dannelsen av elementærpartikler, kjemiske elementer og himmellegemer. Teorier om universets opprinnelse for barn er redusert til en presentasjon av big bang-teorien. Lærere bruker visuelt materiale: lysbilder, tabeller, plakater, illustrasjoner. Hovedoppgaven deres er å vekke barnas interesse for verden som omgir dem.
