Náš vesmír vznikol pred 13,7 miliardami rokov, generovaný Veľkým treskom a vedci sa už niekoľko generácií snažia tento jav pochopiť.
Na konci 20. rokov 20. storočia Edwin Hubble zistil, že všetky galaxie, ktoré vidíme po explózii ako rozptýlené fragmenty granátu, súčasne predložil svoju hypotézu belgický astronóm a teológ Georges Lemaitre (v roku 1931 bol uverejnený na stránkach „Príroda“).). Verí, že história vesmíru začala explóziou „primárneho atómu“, a to viedlo k vzniku času, priestoru a hmoty (skôr, začiatkom 20. rokov, sovietsky vedec Alexander Fridman, ktorý analyzoval Einsteinove rovnice, dospel k záveru, že „Vesmír bol vytvorený od bodu“a trvalo „desiatky miliárd našich obvyklých rokov“).
Astronómovia najprv vehementne odmietli úvahy belgického teológa. Pretože teória Veľkého tresku bola dokonale spojená s kresťanskou vierou v Boha Stvoriteľa. Po dve storočia vedci potláčali prenikanie akýchkoľvek náboženských špekulácií do „vedy o všetkých začiatkoch“do vedy. A teraz sa Boh, vylúčený z prírody pod meraným kolísaním kolies newtonovskej mechaniky, neočakávane vracia. Prichádza v plameňoch Veľkého tresku a je ťažké predstaviť si triumfálnejší obraz jeho vzhľadu.
Problém však nebol len v teológii - Veľký tresk nedodržal zákony presných vied. Najdôležitejším okamihom v histórii vesmíru bolo nepochopenie. V tomto jedinečnom (špeciálnom) bode, umiestnenom na osi časopriestoru, prestala fungovať všeobecná teória relativity, pretože tlak, teplota, hustota energie a zakrivenie vesmíru sa ponáhľali do nekonečna, to znamená, že stratili všetok fyzikálny význam. V tomto okamihu všetky tieto sekundy, metre a astronomické jednotky zmizli, nezmenili sa na nulu, nie na záporné hodnoty, ale na svoju úplnú neprítomnosť, na absolútnu bezvýznamnosť. Tento bod predstavuje medzeru, ktorú nemožno prekonať na krokoch logiky alebo matematiky, medzeru v čase a priestore.
Až koncom 60. rokov 20. storočia Roger Penrose a Stephen Hawking presvedčivo preukázali, že v rámci Einsteinovej teórie je nevyhnutnosť singulárnosti Veľkého tresku nevyhnutná. To však nemohlo uľahčiť prácu teoretikov. Ako opísať Veľký tresk? Čo bolo napríklad príčinou tejto udalosti? Napokon, ak pred ním nebol vôbec čas, zdalo sa, že neexistuje dôvod, ktorý by ho porodil.
Ako teraz chápeme, na vytvorenie kompletnej teórie Veľkého tresku je potrebné prepojiť Einsteinovo učenie, opisujúce priestor a čas, s kvantovou teóriou, ktorá sa zaoberá elementárnymi časticami a ich interakciami. Pravdepodobne to môže trvať viac ako jedno desaťročie, kým to bude možné urobiť a odvodiť jednotný „vzorec vesmíru“.
A kde by sa napríklad mohlo objaviť obrovské množstvo energie, ktoré spôsobilo túto explóziu neuveriteľnej sily? Možno to zdedil náš vesmír od svojho predchodcu, ktorý sa zrútil do jedinečného bodu? Kde to však dostala? Alebo bola energia naliata do prvotného vákua, z ktorého náš vesmír vykĺzol ako „bublina peny“? Alebo prenášajú vesmíry staršej generácie energiu do vesmíru mladšej generácie prostredníctvom čiernych dier - tých jedinečných bodov - v hĺbkach, z ktorých sa možno rodia nové svety, ktoré nikdy neuvidíme? Nech je to akokoľvek, vesmír sa v takýchto modeloch javí ako „otvorený systém“, ktorý úplne nezodpovedá „klasickému“obrázku Veľkého tresku: „Nebolo nič a zrazu sa vesmír narodil.“
Vesmír bol v čase formovania v extrémne hustej a horúcom stave.
Propagačné video:
Alebo podľa niektorých výskumníkov je náš vesmír vo všeobecnosti … bez energie, alebo skôr, jeho celková energia je nula? Pozitívna energia žiarenia emitovaného hmotou sa prekrýva s negatívnou gravitačnou energiou. Plus a mínus dáva nulu. Toto notoricky známe „0“sa zdá byť kľúčom k pochopeniu podstaty Veľkého tresku. Od neho - od „nuly“, „nič“- sa všetko okamžite narodilo. Náhodou. Spontánne. Just. Zanedbateľná odchýlka od 0 viedla k univerzálnej lavíne udalostí. Dá sa urobiť také porovnanie: kamenná guľa, vyrovnávajúca sa na vrchole nejakej Chomolungmy, tenká ako veža, sa náhle otočila a stočila, čím sa vytvorila „lavína udalostí“.
1973 - fyzik Edward Trion z Ameriky sa pokúsil opísať proces narodenia nášho vesmíru pomocou Heisenbergovho princípu neurčitosti, jedného zo základov kvantovej teórie. Podľa tohto princípu, čím presnejšie budeme napríklad merať energiu, tým bude čas neistejší. Ak je energia prísne nulová, potom môže byť čas ľubovoľne dlhý. Tak veľké, že skôr alebo neskôr nastane kolísanie v kvantovom vákuu, z ktorého sa má narodiť vesmír. To povedie k rýchlemu rastu priestoru, zdanlivo z ničoho. "Je to len o tom, že sa vesmíry niekedy rodia, to je všetko," vysvetlil Trion jednoducho pozadie Veľkého tresku. Bola to veľká náhodná explózia. To je všetko.
Mohol by sa Veľký tresk opakovať?
Napodiv, áno. Žijeme vo vesmíre, ktorý stále dokáže prinášať ovocie a rodiť nové svety. Bolo vytvorených niekoľko modelov, ktoré popisujú „veľké tresky“budúcnosti.
Prečo sa napríklad v rovnakom vákuu, ktorý spôsobil vznik nášho vesmíru, neobjavujú nové fluktuácie? Možno sa za týchto 13,7 miliárd rokov objavilo vedľa nášho vesmíru nespočetné množstvo svetov, ktoré sa nijakým spôsobom nedotkli. Majú rôzne prírodné zákony, existujú rôzne fyzikálne konštanty. Vo väčšine týchto svetov život nikdy nemohol vzniknúť. Mnoho z nich zomrie okamžite, zrúti sa. Ale v niektorých Vesmíroch - čisto náhodou! - existujú podmienky, za ktorých je život spôsobilý.
Nejde však iba o vákuum, ktoré zostáva pred začiatkom „všetkých čias a národov“. Výkyvy plné budúcich svetov môžu tiež vzniknúť vo vákuu, ktoré je rozptýlené v našom vesmíre - presnejšie v temnej energii, ktorá ju napĺňa. Tento druh modelu „obnovujúceho sa vesmíru“vyvinul americký kozmológ, rodák zo Sovietskeho zväzu, Alexander Vilenkin. Tieto nové „veľké rany“nás neohrozujú. Nezničia štruktúru vesmíru, nespália ho na popol, ale iba vytvoria nový priestor za hranicami nášho pozorovania a porozumenia. Možno, že takéto „výbuchy“, ktoré znamenajú zrod nových svetov, sa vyskytujú v hĺbkach mnohých čiernych dier dotýkajúcich sa vesmíru, verí americký astrofyzik Lee Smolin.
Ďalší domorodec zo ZSSR, žijúci na Západe, kozmológ Andrei Linde verí, že my sami sme schopní vytvoriť nový Veľký tresk, ktorý v určitom bode v priestore zhromaždil obrovské množstvo energie presahujúce určitú kritickú hranicu. Podľa jeho výpočtov by kozmickí inžinieri mohli vziať neviditeľnú štipku hmoty - len niekoľko stotín miligramu - a kondenzovať ju do tej miery, aby energia tejto zrazeniny bola 1015 giga-voltov. Vytvorí sa malá čierna diera, ktorá sa začne exponenciálne rozširovať. Takto sa vytvorí „dcérsky vesmír“s vlastným časopriestorom, ktorý sa rýchlo oddelí od nášho vesmíru.
… V povahe Veľkého tresku je veľa fantastických vecí. Platnosť tejto teórie však dokazuje množstvo prírodných javov. Patrí medzi ne pozorovaná expanzia vesmíru, obraz distribúcie chemických prvkov, ako aj kozmické žiarenie pozadia, ktoré sa nazýva „relikvie veľkého tresku“.
Pred Veľkým treskom?
Svet naveky neexistuje. Vznikol v plameňoch Veľkého tresku. Bol to však v dejinách vesmíru jedinečný fenomén? Alebo opakujúca sa udalosť, ako je zrod hviezd a planét? Čo ak je Veľký tresk iba fázou prechodu z jedného stavu večnosti do druhého?
Mnoho fyzikov hovorí, že spočiatku existovalo niečo a nič. Možno sa náš vesmír - ako ostatní - narodil z elementárneho kvantového vákua. Ale bez ohľadu na to, aký taký stav je „minimálny jednoduchý“- a fyzikálne zákony nedovoľujú existovať menej ako kvantové vákuum - nemožno ho nazvať „ničím“.
Možno vidíme, že vesmír je len ďalším súhrnným stavom večnosti? A bizarné usporiadanie galaxií a klastrov galaxií - niečo ako krištáľová mriežka, ktorá v n-dimenzionálnom svete, ktorý existoval pred narodením nášho vesmíru, mala úplne inú štruktúru a ktorú možno predpovedal „vzorec pre všetko“, ktorý Einstein hľadal? A bude to nájdené v nasledujúcich desaťročiach? Vedci pozorne sledujú stenu neznámeho, ktorá chránila náš vesmír, snažiac sa pochopiť, čo sa stalo pred chvíľou, podľa našich obvyklých nápadov neexistovalo absolútne nič. Aké formy večného vesmíru si možno predstaviť tým, že obdaríme čas a priestor tými kvalitami, ktoré sú v našom vesmíre nepredstaviteľné?
Niektoré z najsľubnejších teórií, do ktorých sa fyzici snažia vtlačiť celú večnosť, sú možno teória kvantovej geometrie, kvantovej dynamiky spinov alebo kvantovej gravitácie. K ich rozvoju najviac prispeli Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin a Thomas Thiemann. To všetko sú najzložitejšie fyzikálne stavby, celé paláce, postavené z receptúr a hypotéz, len aby skryli medzeru skrytú v ich hĺbke a temnote, jedinečnosť času a priestoru.
Obdobie jedinečnosti
Okruhy nových teórií nás nútia prekonať zdanlivo zjavné pravdy. Takže v kvantovej geometrii, priestore a čase, predtým nekonečne roztrieštenom, sa náhle rozpadnú na samostatné ostrovy - časti, kvanta, menšie ako je nič. Do týchto „balvanov“môžu byť vložené všetky jedinečné body. Samotný časopriestor sa premieňa na vzájomné prepletenie jednorozmerných štruktúr - „sieť točení“, to znamená, že sa stáva diskrétnou štruktúrou, druhom reťazca, tkaného zo samostatných spojení.
Objem najmenšej možnej slučky priestoru je len 10 až 99 kubických centimetrov. Táto hodnota je taká malá, že na jednom kubickom centimetri je omnoho viac priestoru ako tých istých kubických centimetrov vo vesmíre, ktoré pozorujeme (jej objem je 1085 centimetrov v kocke). Neexistuje nič vo vnútri priestoru priestoru, žiadna energia, na tom nezáleží - rovnako ako v matematickom bode - podľa definície - neexistuje trojuholník ani ikosedron. Ale ak použijeme hypotézu „submikroskopického tkaniva vesmíru“na opis Veľkého tresku, získame úžasné výsledky, ako ukázali Abei Ashtekar a Martin Bojovald z University of Pennsylvania.
Ak nahradíme diferenciálne rovnice v štandardnej kozmologickej teórii, ktorá predpokladá nepretržitý tok priestoru, inými diferenciálnymi rovnicami, ktoré vychádzajú z teórie kvantovej geometrie, záhadná singularita zmizne. Fyzika nekončí tam, kde začína Veľký tresk - toto je prvý povzbudivý záver kozmológov, ktorí odmietli akceptovať vlastnosti vesmíru, ktoré považujeme za konečnú pravdu.
V teórii kvantovej gravitácie sa predpokladá, že náš vesmír (rovnako ako všetky ostatné) sa narodil v dôsledku náhodnej fluktuácie kvantového vákua - globálneho makroskopického prostredia, v ktorom nebol čas. Zakaždým, keď sa v kvantovom vákuu objaví fluktuácia určitej veľkosti, zrodí sa nový vesmír. „Odbočuje sa“z homogénneho prostredia, v ktorom bola vytvorená, a začína svoj vlastný život. Teraz má svoju vlastnú históriu, svoj vlastný priestor, svoj vlastný čas, svoju vlastnú šípku času.
V modernej fyzike sa vytvorilo množstvo teórií, ktoré ukazujú, ako z večného jestvujúceho prostredia, kde nie je žiadny Macrotime, ale v niektorých bodoch, z ktorých prúdi jeho mikrotim, môže vzniknúť taký obrovský svet, ako je ten náš.
Napríklad fyzici Gabriele Veneziano a Maurizio Gasperini z Talianska v rámci teórie strún naznačujú, že tzv. Strunové vákuum existovalo pôvodne. Náhodné kvantové výkyvy v ňom viedli k tomu, že hustota energie dosiahla kritickú hodnotu, a to spôsobilo lokálny kolaps. Čo skončilo zrodom nášho vesmíru z vákua.
V rámci teórie kvantovej geometrie Abei Ashtekar a Martin Bojovald ukázali, že priestor a čas môžu vzniknúť z primitívnejších základných štruktúr, konkrétne zo „spinových sietí“.
Eckhard Rebhan z University of Düsseldorf a - nezávisle od neho - George Ellis a Roy Maartens z University of Cape Town rozvíjajú myšlienku „statického vesmíru“, o ktorej už uvažoval Albert Einstein a britský astronóm Arthur Eddington. Vo svojej snahe upustiť od účinkov kvantovej gravitácie vymysleli Rebhan a jeho kolegovia sférický priestor uprostred večnej prázdnoty (alebo, ak uprednostňujete prázdnu večnosť), kde nie je čas. Kvôli určitej nestabilite sa tu vyvíja inflačný proces, ktorý vedie k horúcemu veľkému tresku.
Uvedené modely sú, samozrejme, špekulatívne, ale v zásade zodpovedajú modernej úrovni vývoja fyziky a výsledkom astronomických pozorovaní za posledných niekoľko desaťročí. V každom prípade je jedna vec jasná. Veľký tresk bol skôr obyčajnou prírodnou udalosťou a nebol nijakého druhu.
Pomôže nám takáto teória pochopiť, čo sa mohlo stať pred Veľkým treskom? Ak sa vesmír narodil, čo ho spôsobilo? Kde sa v moderných teóriách kozmológie objavuje „genetický odtlačok“jeho rodiča? 2005 - Napríklad Abei Ashtekar zverejnil výsledky svojich nových výpočtov (pomohli im Tomasz Pavlovsky a Paramprit Singh). Z nich bolo jasné, že ak sú počiatočné priestory správne, potom pred Veľkým treskom existoval rovnaký časopriestor ako po tejto udalosti. Fyzika nášho vesmíru, akoby v zrkadle, sa odrazila vo fyzike iného sveta. V týchto výpočtoch Veľký tresk ako zrkadlová obrazovka preťal Eternity a umiestnil vedľa nekompatibilnej prírody a jej odrazu. A čo je tu pravosť, čo je to duch?
Jediná vec, ktorú možno vidieť „z druhej strany zrkadlového skla“je, že vesmír sa v tom čase nerozširoval, ale zmenšoval. Veľký tresk sa stal miestom jeho kolapsu. V tomto okamihu sa priestor a čas na chvíľu zastavili, aby sa znova odrazili - aby pokračovali - aby stúpali ako fénix vo svete, ktorý poznáme, že vesmír, ktorý meriame pomocou našich vzorcov, kódov a čísel. Vesmír sa doslova obrátil naruby ako rukavice alebo košeľa a odvtedy sa neustále rozširuje. Veľký tresk nebol podľa Ashtekara „stvorením celého vesmíru od ničoho“, ale bol iba prechodom z jednej dynamickej formy večnosti do druhej. Možno, že vesmír prechádza nekonečným radom „veľkých treskov“, a tieto desiatky miliárd rokov (alebo čokoľvek) rokov, ktoré oddeľujú jeho jednotlivé fázy, sú iba obdobiami „kozmického sínusoidu“.podľa zákonov ktorých vesmír žije?
Odporúčané na prezeranie: „Kto vytvoril vesmír? Veľký tresk - dôležité vedecké vysvetlenie: všetky argumenty“
A. Volkov