Universet vårt oppsto for 13,7 milliarder år siden, generert av Big Bang, og i flere generasjoner har forskere prøvd å forstå dette fenomenet.
På slutten av 20-tallet av det XX århundre oppdaget Edwin Hubble at alle galaksene vi ser spredte - som fragmenter av en granat etter en eksplosjon, samtidig la den belgiske astronomen og teologen Georges Lemaitre frem sin hypotese (i 1931 ble den publisert på sidene til "Nature"). Han mener at universets historie begynte med eksplosjonen av det "primære atomet", og dette ga opphav til tid, rom og materie (tidligere, på begynnelsen av 1920-tallet, kom den sovjetiske forskeren Alexander Fridman, som analyserte Einsteins ligninger, også til at "Universet ble skapt fra et punkt", og det tok "titalls milliarder av våre vanlige år").
Først avviste astronomer den belgiske teologens resonnement heftig. Fordi Big Bang-teorien var perfekt kombinert med den kristne troen på Gud Skaperen. I to århundrer har forskere undertrykt penetrasjonen til vitenskapen av alle slags religiøse spekulasjoner om "begynnelsen av all begynnelse." Og nå kommer Gud, utvist fra naturen under den målte svingingen av hjulene i Newtonian mekanics, uventet tilbake. Han kommer i flammene fra Big Bang, og det er vanskelig å tenke på et mer seirende bilde av hans utseende.
Problemet var imidlertid ikke bare i teologien - Big Bang overholdt ikke lovene i de eksakte vitenskapene. Det viktigste øyeblikket i universets historie var uten forståelse. På dette entall (spesielle) punktet, plassert på rom-tidens akse, opphørte den generelle relativitetsteorien å virke, fordi trykk, temperatur, energitetthet og romets krumning stormet til uendelig, det vil si at de mistet all fysisk betydning. På dette tidspunktet forsvant alle disse sekundene, meter og astronomiske enheter, ikke til null, ikke til negative verdier, men til deres fullstendige fravær, til absolutt meningsløshet. Dette punktet er et gap som ikke kan overvinnes på bånd av logikk eller matematikk, et hull gjennom tid og rom.
Det var først på slutten av 1960-tallet at Roger Penrose og Stephen Hawking viste overbevisende at innenfor rammene av Einsteins teori er Big Bang-singulariteten uunngåelig. Dette kunne imidlertid ikke lette arbeidet til teoretikere. Hvordan beskrive Big Bang? Hva var for eksempel årsaken til denne hendelsen? Tross alt, hvis det ikke var tid før ham i det hele tatt, så det ikke ut til å være noen grunn til at han fødte ham.
Som vi nå forstår, er det nødvendig å koble Einsteins lære, som beskriver rom og tid, med kvanteteori, som omhandler elementære partikler og deres interaksjoner, for å lage en fullstendig teori om Big Bang. Sannsynligvis kan det ta mer enn ett tiår før det vil være mulig å gjøre dette og utlede en eneste "formel av universet."
Og hvor for eksempel kan det dukke opp den enorme mengden energi som ga opphav til denne eksplosjonen av utrolig kraft? Kanskje det ble arvet av vårt univers fra forgjengeren, som kollapset til et entall punkt? Men hvor fikk hun det da? Eller ble energien strømmet inn i det uregelmessige vakuumet, som vårt univers skled ut som en "boble av skum"? Eller overfører universene i den eldre generasjonen energi til universene i den yngre generasjonen gjennom svarte hull - de enestående punktene - i hvilke dyp, kanskje nye verdener blir født som vi aldri vil se? Det er som det kan, universet i slike modeller fremstår som et "åpent system", som ikke helt tilsvarer det "klassiske" bildet av Big Bang: "Det var ingenting, og plutselig ble universet født."
Universet på dannelsestidspunktet var i en ekstremt tett og varm tilstand.
Salgsfremmende video:
Eller kanskje, ifølge noen av forskerne, er universet vårt generelt … blottet for energi, eller rettere sagt, dets totale energi er null? Den positive energien fra stråling som sendes ut av materie, legges over den negative tyngdenergien. Pluss og minus gir null. Denne beryktede “0” ser ut til å være nøkkelen til å forstå Big Bangs natur. Fra ham - fra "null", fra "ingenting" - ble alt øyeblikkelig født. Tilfeldigvis. Spontant. Bare. Et ubetydelig avvik fra 0 ga opphav til et universelt skred av hendelser. Man kan også gjøre en slik sammenligning: en steinkule, som balanserer på toppen av noen Chomolungma så tynn som et spir, plutselig svingte og rullet ned, og skapte et "skred av hendelser."
1973 - fysiker Edward Tryon fra Amerika, prøvde å beskrive prosessen med fødselen av vårt univers ved å bruke usikkerhetsprinsippet Heisenberg, et av grunnlagene i kvanteteorien. I henhold til dette prinsippet, jo mer nøyaktig vi for eksempel måler energi, jo mer usikker tid blir det. Så hvis energien strengt tatt er null, kan tiden være vilkårlig lang. Så stor at det før eller senere vil oppstå en svingning i det kvantevakuum som universet skal fødes fra. Dette vil føre til en rask vekst av rommet, tilsynelatende tom for ingenting. "Det er bare det at universene noen ganger blir født, det er alt," så ganske enkelt forklarte Trion bakgrunnen for Big Bang. Det var en stor tilfeldig eksplosjon. Det er alt.
Kan Big Bang skje igjen?
Merkelig nok, ja. Vi lever i et univers som fortsatt kan bære frukt og føde nye verdener. Flere modeller er laget som beskriver fremtidens "Big Bangs".
Hvorfor for eksempel, i det samme vakuumet som fødte universet vårt, dukker det ikke opp nye svingninger? Kanskje, i løpet av disse 13,7 milliarder årene, dukket det ut et utall sett av verdener ved siden av universet vårt, som ikke berørte hverandre på noen måte. De har forskjellige naturlover, det er forskjellige fysiske konstanter. I de fleste av disse verdenene kunne livet aldri oppstå. Mange av dem dør umiddelbart, kollapser. Men i noen univers - ved en tilfeldighet! - det er forhold under hvilke livet kan oppstå.
Men poenget ligger ikke bare i vakuumet som gjenstår før begynnelsen av "alle tider og folkeslag." Svingninger fylt med fremtidige verdener kan også oppstå i et vakuum som er diffust i universet vårt - mer presist, i den mørke energien som fyller den. Denne typen modeller av det "fornyende universet" ble utviklet av den amerikanske kosmologen, en innfødt i Sovjetunionen, Alexander Vilenkin. Disse nye "store smellene" truer oss ikke. De vil ikke ødelegge strukturen til universet, de vil ikke brenne det til aske, men bare skape et nytt rom utenfor grensene for vår observasjon og forståelse. Kanskje slike "eksplosjoner", som markerer fødselen til nye verdener, forekommer i dypet av mange sorte hull som prikker plass, tror den amerikanske astrofysikeren Lee Smolin.
En annen innfødt av USSR, bosatt i Vesten, mener kosmolog Andrei Linde at vi selv er i stand til å skape en ny Big Bang, etter å ha samlet inn en enorm mengde energi som overskrider en viss kritisk grense. I følge beregningene hans, kan fremtidens romteknikere ta en usynlig klype materie - bare noen få hundrelapper av et milligram - og kondensere den i en slik grad at energien til denne koagelen vil være 1015 gigalektronvolt. Det vil danne seg et bittelite svart hull, som vil begynne å ekspandere eksponentielt. Dette vil skape et "datterunivers" med sin egen romtid, som raskt skiller seg fra vårt univers.
… Det er mange fantastiske ting i naturen til Big Bang. Men gyldigheten av denne teorien er bevist av en rekke naturfenomener. Disse inkluderer den observerte utvidelsen av universet, bildet av fordelingen av kjemiske elementer, samt den kosmiske bakgrunnsstrålingen, som kalles "relikven for Big Bang".
Før Big Bang?
Verden eksisterer ikke for alltid. Det har sin opprinnelse i flammene til Big Bang. Imidlertid var dette et unikt fenomen i romhistorien? Eller en tilbakevendende hendelse som fødselen av stjerner og planeter? Hva om Big Bang bare er en fase av overgang fra en tilstand av evighet til en annen?
Mange fysikere sier at det opprinnelig var noe og ikke noe. Kanskje universet vårt - som andre - ble født fra et elementært kvantevakuum. Men uansett hvor “minimal enkel” en slik tilstand er - og fysikkens lover ikke tillater å eksistere mindre enn et kvantevakuum - kan det ikke kalles “Ingenting”.
Kanskje er universet vi ser bare en annen evig tilstand? Og det bisarre arrangementet av galakser og galakse-klynger - noe som et krystallgitter, som i den n-dimensjonale verden som eksisterte før fødselen av vårt univers, hadde en helt annen struktur og som muligens var forutsagt av "formelen for alt" som Einstein lette etter? Og vil den bli funnet de kommende tiårene? Forskere kikket intenst gjennom veggen til det ukjente, som har beskyttet universet vårt, og prøvde å forstå hva som skjedde et øyeblikk før, i henhold til våre vanlige ideer, var det absolutt ingenting. Hvilke former for det Evige kosmos kan tenkes ved å gi tid og rom de egenskapene som er utenkelig i vårt univers?
Noen av de mest lovende teoriene som fysikere prøver å presse en hel evighet inn i, er kanskje teorien om kvantegeometri, kvantespinndynamikk eller kvantetyngdekraft. De største bidragene til deres utvikling ble gitt av Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin og Thomas Thiemann. Alle disse er de mest komplekse fysiske konstruksjonene, hele palasser reist fra formler og hypoteser, bare for å skjule gjennombruddet som er skjult i deres dybde og mørke, tid og rom, enestående.
Singularitetens æra
Rundveien til nye teorier tvinger oss til å gå over de tilsynelatende åpenbare sannhetene. Så i kvantegeometri bryter plutselig rom og tid, tidligere uendelig fragmentert, inn i separate øyer - deler, kvanta, mindre enn det ikke er noe. Alle entallpoeng kan være innebygd i disse "kampesteinene". Romtiden i seg selv blir til en sammenvevning av endimensjonale strukturer - et "nettverk av spinn", det vil si at det blir en diskret struktur, en slags kjede vevd fra separate lenker.
Volumet til den minste mulige romsløyfen er bare 10-99 kubikkcentimeter. Denne verdien er så liten at det i en kubikk centimeter er mye mer kvanta med plass enn de samme kubikkcentimeter i universet vi observerer (volumet er 1085 centimeter i en kube). Det er ingenting inne i kvantet av rommet, ingen energi, uansett - akkurat som inne i et matematisk punkt - per definisjon - det er ingen trekant eller icosahedron. Men hvis vi bruker hypotesen "submikroskopisk vev i universet" for å beskrive Big Bang, får vi fantastiske resultater, som Abei Ashtekar og Martin Bojovald fra University of Pennsylvania har vist.
Hvis vi erstatter differensiallikningene i standardteorien om kosmologi, som antar en kontinuerlig flyt av rom, med andre differensialligninger som følger av teorien om kvantegeometri, forsvinner den mystiske singulariteten. Fysikk slutter ikke der Big Bang begynner - dette er den første oppmuntrende konklusjonen fra kosmologer, som nektet å akseptere egenskapene til universet som vi ser som den ultimate sannheten.
I teorien om kvantetyngdekraften antas det at universet vårt (som alle andre) ble født i som et resultat av en tilfeldig svingning av kvantevakuumet - et globalt makroskopisk miljø der det ikke var tid. Hver gang det vises en svingning av en viss størrelse i et kvantevakuum, blir et nytt univers født. Den "forgrener seg" fra det homogene miljøet det ble dannet i og begynner sitt eget liv. Nå har hun sin egen historie, sitt eget rom, sin egen tid, sin egen pil.
I moderne fysikk er det laget en rekke teorier som viser hvordan fra et evig eksisterende miljø, der det ikke er noen makrotime, men på noen punkter hvor dens mikrotid strømmer, kan en så enorm verden oppstå, som vår.
For eksempel antyder fysikerne Gabriele Veneziano og Maurizio Gasperini fra Italia innenfor rammen av strengteori at det såkalte "strengvakuumet" opprinnelig eksisterte. Tilfeldige kvantumsvingninger i det førte til at energitettheten nådde en kritisk verdi, og dette forårsaket en lokal kollaps. Som endte med fødselen av vårt univers fra et vakuum.
Innenfor rammen av teorien om kvantgeometri, viste Abei Ashtekar og Martin Bojovald at rom og tid kan oppstå fra mer primitive grunnleggende strukturer, nemlig "spin nettverk".
Eckhard Rebhan fra Universitetet i Düsseldorf og - uavhengig av ham - George Ellis og Roy Maartens fra University of Cape Town utvikler ideen om et "statisk univers", som allerede ble betraktet av Albert Einstein og den britiske astronomen Arthur Eddington. I sin søken etter å avkrefte virkningene av kvantetyngdekraften, har Rebhan og hans kolleger oppfunnet et sfærisk rom midt i et evig tomrom (eller tom evighet, hvis du foretrekker det), der det ikke er tid. På grunn av en viss ustabilitet utvikler det seg en inflasjonsprosess som fører til en varm Big Bang.
De listede modellene er selvfølgelig spekulative, men de samsvarer i grunnen med det moderne utviklingsnivået for fysikk og resultatene fra astronomiske observasjoner de siste tiårene. I alle fall er en ting tydelig. Big Bang var mer en vanlig, naturlig begivenhet og ikke en slags.
Vil denne typen teorier hjelpe oss med å forstå hva som kunne ha skjedd før Big Bang? Hvis universet ble født, hva fødte det da? Hvor vises det "genetiske avtrykket" fra foreldrene i moderne teorier om kosmologi? 2005 - For eksempel offentliggjorde Abei Ashtekar resultatene fra de nye beregningene hans (Tomasz Pavlovsky og Paramprit Singh var med på å gjøre dem). Fra dem var det tydelig at hvis de opprinnelige lokalene er riktige, så eksisterte den samme romtiden før Big Bang som etter denne hendelsen. Fysikken i universet vårt, som i et speil, gjenspeiles i fysikken i den andre verdenen. I disse beregningene kuttet Big Bang, som en speilskjerm, gjennom evigheten og plasserer seg ved siden av den uforenlige naturen og dens refleksjon. Og hva er autentisitet her, hva er et spøkelse?
Det eneste som kan sees "fra den andre siden av speilglasset" er at universet ikke ekspanderte på det tidspunktet, men trakk seg sammen. Big Bang ble poenget med dens kollaps. I dette øyeblikket stoppet rom og tid et øyeblikk for å bli reflektert igjen - for å fortsette - å stige som en feniks i verden vi kjenner, det universet som vi måler ut med formler, koder og tall. Universet har bokstavelig talt vendt seg inne og ut, som en hanske eller en skjorte, og har utvidet seg jevnlig siden den gang. Big Bang var ifølge Ashtekar ikke "skapelsen av hele universet fra ingenting", men var bare en overgang fra en dynamisk form for evighet til en annen. Kanskje går universet gjennom en uendelig serie med "store smell", og disse titalls milliarder (eller hva som helst) år som skiller sine separate faser er bare perioder av den "kosmiske sinusformen"i henhold til lovene som universet lever i?
Anbefalt for visning: "Hvem skapte universet? The Big Bang - En viktig vitenskapelig forklaring: Alle argumenter"
A. Volkov
