Măreția și diversitatea lumii înconjurătoare pot uimi orice imaginație. Toate obiectele și obiectele care înconjoară o persoană, alți oameni, diferite tipuri de plante și animale, particule care pot fi văzute doar cu un microscop, precum și grupuri de stele de neînțeles: toate sunt unite prin conceptul de „Univers”.
Teoriile despre originea Universului au fost dezvoltate de om de mult timp. În ciuda absenței chiar și a conceptului inițial de religie sau știință, în mințile iscoditoare ale oamenilor antici au apărut întrebări despre principiile ordinii mondiale și despre poziția unei persoane în spațiul care o înconjoară. Este dificil de numărat câte teorii despre originea Universului există astăzi, unele dintre ele sunt studiate de oameni de știință de renume mondial, altele sunt sincer fantastice.
Cosmologia și subiectul ei
Moderncosmologia - știința structurii și dezvoltării universului - consideră problema originii sale drept unul dintre cele mai interesante și încă insuficient studiate mistere. Natura proceselor care au contribuit la apariția stelelor, galaxiilor, sistemelor solare și planetelor, dezvoltarea lor, sursa apariției Universului, precum și dimensiunea și limitele acestuia: toate acestea sunt doar o scurtă listă a problemelor studiate. de oamenii de știință moderni.
Căutarea de răspunsuri la ghicitoarea fundamentală despre formarea lumii a dus la faptul că astăzi există diverse teorii despre originea, existența, dezvoltarea Universului. Excitarea specialiștilor care caută răspunsuri, construind și testează ipoteze este justificată, deoarece o teorie de încredere a nașterii Universului va dezvălui întregii omeniri probabilitatea existenței vieții în alte sisteme și planete.
Teoriile originii Universului au caracter de concepte științifice, ipoteze individuale, învățături religioase, idei filozofice și mituri. Toate sunt împărțite condiționat în două categorii principale:
- Teorii conform cărora Universul a fost creat de către creator. Cu alte cuvinte, esența lor este că procesul de creare a Universului a fost o acțiune conștientă și spiritualizată, o manifestare a voinței unei minți superioare.
- Teorii ale originii Universului, construite pe baza unor factori științifici. Postulatele lor resping categoric atât existența unui creator, cât și posibilitatea unei creații conștiente a lumii. Asemenea ipoteze se bazează adesea pe ceea ce se numește principiul mediocrității. Ei își asumă posibilitatea deviață nu numai pe planeta noastră, ci și pe alții.
Creaționismul - teoria creării lumii de către Creator
După cum sugerează și numele, creaționismul este teoria religioasă a originii universului. Această viziune asupra lumii se bazează pe conceptul de creare a Universului, a planetei și a omului de către Dumnezeu sau Creator.
Ideea a dominat multă vreme, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, când procesul de acumulare a cunoștințelor în diverse domenii ale științei (biologie, astronomie, fizică) s-a accelerat, iar teoria evoluționistă s-a răspândit. Creaționismul a devenit un fel de reacție a creștinilor care aderă la opinii conservatoare asupra descoperirilor care se fac. Ideea dominantă a dezvoltării evolutive la acea vreme nu a făcut decât să intensifice contradicțiile care existau între teoriile religioase și alte teorii.
Care este diferența dintre teoriile științifice și cele religioase
Principalele diferențe dintre teoriile diferitelor categorii rezidă în primul rând în termenii folosiți de adepții lor. Deci, în ipotezele științifice, în locul creatorului - natura, iar în loc de creație - originea. Pe lângă aceasta, există probleme care sunt acoperite în mod similar de diferite teorii sau chiar sunt complet duplicate.
Teoriile originii Universului, aparținând unor categorii opuse, își datează însăși apariția în moduri diferite. De exemplu, conform celei mai frecvente ipoteze (teoria big bang-ului), Universul s-a format acum aproximativ 13 miliarde de ani.
În schimb, teoria religioasă a originii universului oferă numere complet diferite:
- După Christiansurse, vârsta universului creat de Dumnezeu la momentul nașterii lui Isus Hristos a fost de 3483-6984 de ani.
- Hinduismul sugerează că lumea noastră are aproximativ 155 de trilioane de ani.
Kant și modelul său cosmologic
Până în secolul al XX-lea, majoritatea oamenilor de știință erau de părere că universul este infinit. Această calitate au caracterizat timpul și spațiul. În plus, în opinia lor, Universul era static și uniform.
Ideea infinitului Universului în spațiu a fost propusă de Isaac Newton. Dezvoltarea acestei presupuneri a fost realizată de Emmanuel Kant, care a dezvoltat teoria conform căreia nu există nici limite de timp. Mergând mai departe, în ipoteze teoretice, Kant a extins infinitul universului la numărul de produse biologice posibile. Acest postulat însemna că în condițiile lumii antice și vaste, fără sfârșit și fără început, poate exista un număr nenumărat de opțiuni posibile, în urma cărora apariția oricărei specii biologice este reală.
Pe baza acestei teorii a posibilei origini a formelor de viață, teoria lui Darwin a fost dezvoltată ulterior. Observațiile cerului înstelat și rezultatele calculelor astronomilor au confirmat modelul cosmologic al lui Kant.
Gândurile lui Einstein
La începutul secolului al XX-lea, Albert Einstein și-a publicat propriul model al universului. Conform teoriei sale a relativității, două procese opuse au loc simultan în Univers: expansiune și contracție. Cu toate acestea, ela fost de acord cu opinia majorității oamenilor de știință despre staționaritatea Universului, așa că a introdus conceptul de forță respingătoare cosmică. Impactul său este conceput pentru a echilibra atracția stelelor și a opri procesul de mișcare a tuturor corpurilor cerești pentru a menține natura statică a Universului.
Modelul Universului - conform lui Einstein - are o anumită dimensiune, dar nu există limite. O astfel de combinație este fezabilă numai atunci când spațiul este curbat în același mod în care se întâmplă într-o sferă.
Caracteristicile spațiului unui astfel de model sunt:
- Tridimensional.
- Se închide singur.
- Omogenitate (lipsa centrului și marginii), în care galaxiile sunt distribuite uniform.
A. A. Friedman: Universul se extinde
Creatorul modelului revoluționar în expansiune al Universului, A. A. Fridman (URSS) și-a construit teoria pe baza ecuațiilor care caracterizează teoria generală a relativității. Adevărat, opinia general acceptată în lumea științifică a acelui timp era natura statică a lumii noastre, așa că nu i s-a acordat atenția cuvenită lucrării sale.
Câțiva ani mai târziu, astronomul Edwin Hubble a făcut o descoperire care a confirmat ideile lui Friedman. S-a descoperit eliminarea galaxiilor din Calea Lactee din apropiere. În același timp, faptul că viteza mișcării lor este proporțională cu distanța dintre ele și galaxia noastră a devenit de necontestat.
Această descoperire explică „retragerea” constantă a stelelor și galaxiilor unele în raport cu altele, ceea ce duce la concluzia despreexpansiunea universului.
În sfârșit, concluziile lui Friedman au fost recunoscute de Einstein, mai târziu el a menționat meritele omului de știință sovietic ca fondator al ipotezei expansiunii Universului.
Nu se poate spune că există contradicții între această teorie și teoria generală a relativității, totuși, odată cu expansiunea Universului, trebuie să fi existat un impuls inițial care a provocat împrăștierea stelelor. Prin analogie cu explozia, ideea a fost numită „Big Bang”.
Stephen Hawking și principiul antropic
Rezultatul calculelor și descoperirilor lui Stephen Hawking a fost teoria antropocentrică a originii Universului. Creatorul acesteia susține că existența unei planete atât de bine pregătite pentru viața umană nu poate fi întâmplătoare.
Teoria lui Stephen Hawking despre originea universului prevede, de asemenea, evaporarea treptată a găurilor negre, pierderea lor de energie și emisia de radiații Hawking.
În urma căutării dovezilor au fost identificate și verificate peste 40 de caracteristici, a căror respectare este necesară dezvoltării civilizației. Astrofizicianul american Hugh Ross a estimat probabilitatea unei astfel de coincidențe neintenționate. Rezultatul a fost numărul 10-53.
Universul nostru include un trilion de galaxii, câte 100 de miliarde de stele fiecare. Conform calculelor oamenilor de știință, numărul total de planete ar trebui să fie de 1020. Această cifră este cu 33 de ordine de mărime mai mică decât cea calculată anterior. Prin urmare, niciuna dintre planetele din toate galaxiile nu poate combina condiții care ar fi potrivite pentru formarea spontană.viață.
The Big Bang Theory: Apariția Universului dintr-o particulă neglijabilă
Oamenii de știință care susțin teoria big bang împărtășesc ipoteza că universul este rezultatul unui grand bang. Principalul postulat al teoriei este afirmația că înainte de acest eveniment, toate elementele Universului actual erau închise într-o particulă care avea dimensiuni microscopice. În interiorul acestuia, elementele erau caracterizate printr-o stare singulară în care indicatorii precum temperatura, densitatea și presiunea nu puteau fi măsurați. Sunt nesfârșite. Materia și energia în această stare nu sunt afectate de legile fizicii.
Cauza exploziei, care a avut loc acum 15 miliarde de ani, se numește instabilitatea care a apărut în interiorul particulei. Elemente minuscule împrăștiate au marcat începutul lumii pe care o cunoaștem astăzi.
La început, Universul era o nebuloasă formată din particule minuscule (mai mici decât un atom). Apoi, atunci când s-au combinat, au format atomi, care au servit drept bază pentru galaxiile stelare. Răspunsul la întrebări despre ceea ce s-a întâmplat înainte de explozie, precum și despre ce a provocat-o, sunt cele mai importante sarcini ale acestei teorii a originii Universului.
Tabelul descrie schematic etapele formării universului după Big Bang.
| Starea Universului | Cronologie | Temperatura așteptată |
| Extindere (inflație) | De la 10-45la10-37 secunde | Mai multe1026K |
| Apar quarcii și electroni | 10-6 c | Peste 1013 K |
| Protonii și neutronii se formează | 10-5 c | 1012K |
| Se formează nuclee de heliu, deuteriu și litiu | De la 10-4 de la până la 3 minute | De la 1011 la 109 K |
| Atomi formați | 400 de mii de ani | 4000 K |
| Norul de gaz continuă să se extindă | 15 milioane de ani | 300 K |
| Se nasc primele stele și galaxii | 1 miliard de ani | 20 K |
| Exploziile de stele provoacă formarea de nuclee grele | 3 miliarde de ani | 10 K |
| Procesul de naștere a stelelor se oprește | 10-15 miliarde de ani | 3 K |
| Energia tuturor stelelor este epuizată | 1014 ani | 10-2 K |
| Găurile negre sunt epuizate și se nasc particule elementare | 1040 ani | -20 K |
| Evaporarea tuturor găurilor negre se termină | 10100 ani | De la 10-60 la 10-40 K |
După cum rezultă din datele de mai sus, Universul continuă să se extindă și să se răcească.
Creșterea constantă a distanței dintre galaxii este postulatul principal: ceea ce distinge teoria big bang-ului. Apariția universului în acest fel poate fi confirmată de dovezile găsite. Există și motive pentrurefuzuri.
Problematica teoriei
Având în vedere că teoria big bang-ului nu este dovedită în practică, nu este surprinzător că există câteva întrebări la care nu este în măsură să răspundă:
-
Singularitate. Acest cuvânt denotă starea universului, comprimată într-un singur punct. Problema teoriei big bang-ului este imposibilitatea descrierii proceselor care au loc în materie și spațiu într-o astfel de stare. Legea generală a relativității nu se aplică aici, deci este imposibil să se facă o descriere matematică și ecuații pentru modelare.
Imposibilitatea fundamentală de a obține un răspuns la întrebarea despre starea inițială a Universului discreditează teoria din chiar începutul. Expozițiile ei non-ficțiune tind să treacă peste sau să menționeze această complexitate doar în treacăt. Cu toate acestea, pentru oamenii de știință care lucrează pentru a oferi o bază matematică pentru teoria Big Bang, această dificultate este recunoscută ca un obstacol major.
- Astronomie. În acest domeniu, teoria big bang-ului se confruntă cu faptul că nu poate descrie procesul de origine a galaxiilor. Pe baza versiunilor moderne ale teoriilor, este posibil să se prezică modul în care apare un nor omogen de gaz. În același timp, densitatea sa ar trebui să fie de aproximativ un atom pe metru cub. Pentru a obține ceva mai mult, nu se poate face fără ajustarea stării inițiale a Universului. Lipsa informațiilor și a experienței practice în acest domeniu devin obstacole serioase în calea modelării ulterioare.
Există și o discrepanță în ceea ce privește calcululmasa galaxiei noastre și datele obținute prin studierea ratei de atracție a acesteia către galaxia Andromeda. Aparent, greutatea galaxiei noastre este de zece ori mai mare decât se credea anterior.
Cosmologie și fizică cuantică
Astăzi nu există teorii cosmologice care să nu se bazeze pe mecanica cuantică. La urma urmei, se ocupă de descrierea comportamentului particulelor atomice și subatomice. Diferența dintre fizica cuantică și fizica clasică (expusă de Newton) este că cea din urmă observă și descrie obiectele materiale, în timp ce prima presupune o descriere exclusiv matematică a observației și măsurării în sine. Pentru fizica cuantică, valorile materiale nu fac obiectul cercetării, aici observatorul însuși face parte din situația studiată.
Pe baza acestor caracteristici, mecanica cuantică are dificultăți în a descrie Universul, deoarece observatorul face parte din Univers. Cu toate acestea, vorbind despre apariția universului, este imposibil să ne imaginăm străini. Încercările de a dezvolta un model fără participarea unui observator extern au fost încununate cu teoria cuantică a originii Universului de către J. Wheeler.
Esența sa este că în fiecare moment de timp are loc o scindare a Universului și formarea unui număr infinit de copii. Ca rezultat, fiecare dintre Universurile paralele poate fi observat, iar observatorii pot vedea toate alternativele cuantice. În același timp, lumile originale și noi sunt reale.
Model de inflație
Sarcina principală pe care este concepută să o rezolve teoria inflației devinecaută răspunsuri la întrebări lăsate neexplorate de teoria big-bang-ului și teoria expansiunii. Și anume:
- De ce se extinde universul?
- Ce este big bang-ul?
În acest scop, teoria inflaționistă a originii Universului prevede extrapolarea expansiunii la punctul zero în timp, concluzia întregii mase a Universului la un moment dat și formarea unui cosmologic. singularitate, care este adesea denumită big bang.
Este evidentă irelevanța teoriei generale a relativității, care nu poate fi aplicată în acest moment. Ca urmare, numai metode teoretice, calcule și deducții pot fi aplicate pentru a dezvolta o teorie mai generală (sau „nouă fizică”) și pentru a rezolva problema singularității cosmologice.
Noi teorii alternative
În ciuda succesului modelului inflației cosmice, există oameni de știință care se opun acestuia, numind-o insuportabil. Argumentul lor principal este critica soluțiilor propuse de teorie. Oponenții susțin că soluțiile rezultate lasă unele detalii lipsă, cu alte cuvinte, în loc să rezolve problema valorilor inițiale, teoria doar le drapează cu pricepere.
Alternative sunt mai multe teorii exotice, ideea cărora se bazează pe formarea valorilor inițiale înainte de big bang. Noile teorii despre originea universului pot fi descrise pe scurt după cum urmează:
- Teoria corzilor. Adepții săi propun, pe lângă cele patru dimensiuni obișnuite ale spațiului și timpului, să introducă dimensiuni suplimentare. Ar putea juca un rolstadiile incipiente ale Universului și în prezent să fie într-o stare compactată. Răspunzând la întrebarea despre motivul compactării lor, oamenii de știință oferă un răspuns spunând că proprietatea superstringurilor este dualitatea T. Prin urmare, corzile sunt „înfășurate” pe dimensiuni suplimentare, iar dimensiunea lor este limitată.
- Teoria Bran. Se mai numește și teoria M. În conformitate cu postulatele sale, la începutul formării Universului, există un spațiu-timp cu cinci dimensiuni static, rece. Patru dintre ele (spațiale) au restricții, sau pereți - trei brațe. Spațiul nostru este unul dintre pereți, iar al doilea este ascuns. A treia brană tridimensională este situată în spațiul cu patru dimensiuni, este limitată de două brane limită. Teoria consideră că o a treia brană se ciocnește de a noastră și eliberează o cantitate mare de energie. Aceste condiții devin favorabile pentru apariția unui big bang.
Teoriile ciclice neagă unicitatea big bang-ului, susținând că universul trece de la o stare la alta. Problema cu astfel de teorii este creșterea entropiei, conform celei de-a doua legi a termodinamicii. În consecință, durata ciclurilor anterioare a fost mai scurtă, iar temperatura substanței a fost semnificativ mai mare decât în timpul big bang-ului. Probabilitatea ca acest lucru să se întâmple este extrem de scăzută
Oricâte teorii există despre originea universului, doar două dintre ele au trecut testul timpului și au depășit problema entropiei tot mai mari. Au fost dezvoltate de oamenii de știință Steinhardt-Turok și Baum-Frampton.
Aceste teorii relativ noi despre originea universului au fost prezentate în anii '80 ai secolului trecut. Au mulți adepți care dezvoltă modele pe baza acestuia, caută dovezi de validitate și lucrează pentru a rezolva inconsecvențele.
Teoria corzilor
Una dintre cele mai populare dintre teoria originii universului este teoria corzilor. Înainte de a trece la descrierea ideii ei, este necesar să înțelegem conceptele unuia dintre cei mai apropiați concurenți, modelul standard. Se presupune că materia și interacțiunile pot fi descrise ca un anumit set de particule, împărțit în mai multe grupuri:
- Quarks.
- Leptoni.
- Bozoni.
Aceste particule sunt, de fapt, blocurile de construcție ale universului, deoarece sunt atât de mici încât nu pot fi împărțite în componente.
O trăsătură distinctivă a teoriei corzilor este afirmația că astfel de cărămizi nu sunt particule, ci șiruri ultramicroscopice care vibrează. În același timp, oscilând la frecvențe diferite, șirurile devin analogi ale diferitelor particule descrise în modelul standard.
Pentru a înțelege teoria, ar trebui să realizezi că șirurile nu sunt orice materie, ele sunt energie. Prin urmare, teoria corzilor concluzionează că toate elementele universului sunt făcute din energie.
Focul este o analogie bună. Privindu-l, dă impresia materialității sale, dar nu poate fi atins.
Cosmologie pentru școlari
Teoriile originii Universului sunt studiate pe scurt în școli la lecțiile de astronomie. Pentru studentidescrieți principalele teorii despre cum s-a format lumea noastră, ce se întâmplă cu ea acum și cum se va dezvolta în viitor.
Scopul lecțiilor este de a familiariza copiii cu natura formării particulelor elementare, elementelor chimice și corpurilor cerești. Teoriile despre originea universului pentru copii sunt reduse la o prezentare a teoriei big bang-ului. Profesorii folosesc material vizual: diapozitive, tabele, postere, ilustrații. Sarcina lor principală este să trezească interesul copiilor pentru lumea care îi înconjoară.
