Головна Навколишній світ

Великий вибух. Як з'явився Всесвіт: наукові підходи та версії

Навколишній світ великий і різноманітний. Все, що оточує нас, будь то інші люди, тварини, рослини, видимі лише під мікроскопом найдрібніші частинки та гігантські скупчення зірок, мікроскопічні атоми та величезні туманності, становить те, що прийнято називати Всесвітом.
З давніх-давен людський розум цікавить питання про виникнення світу. Ще не існувало таких понять як релігія і наука, а людина вже замислювалася про світоустрій і своє становище в просторі, що його оточував.
Виникнення Всесвіту та на Наразізалишається однією з найцікавіших та не вивчених загадок сучасної космології. Як виник Всесвіт, які процеси сприяли виникненню зірок, сонячних систем, галактик, планет, що було до появи Всесвіту, чи має він початок і кінець? Ось лише небагато питань, відповіді на які намагаються отримати сучасні вчені.
Питання походження Всесвіту є свого роду основним. Загадка виникнення життя на Землі, а також можливості зародження життя на інших планетах так чи інакше розкривається, виходячи з теорій про народження Всесвіту.
Отже, гіпотез про виникнення Всесвіту існує безліч, це і наукові концепції, і окремі теорії, і релігійні навчання, і філософські уявлення, і міфи про створення світу давніх липень Проте їх можна умовно розділити на дві групи:
1. Теорії виникнення Всесвіту (насамперед релігійні), в яких як творчий фактор виступає Творець. Іншими словами, згідно з ними, Всесвіт є одухотвореним і усвідомленим творінням, що з'явилося в результаті волі Вищого розуму;
2. Теорії виникнення Всесвіту, що ґрунтуються на наукових факторах і відкидають як саме поняття Творця, так і його участь у створенні світу. Вони часто ґрунтуються на принципі пересічності, що розглядає можливість існування життя не тільки на нашому, а й на інших планетах, що знаходяться в інших сонячних системах або навіть галактиках.
Відмінність цих концепцій у першу чергу, у різних термінологіях, наприклад, природа - творець, створення - походження. Натомість у деяких інших питаннях окремі наукові та релігійні теоріїперетинаються або навіть повторюють один одного.
Крім різних концепцій про походження Всесвіту, існують також релігійні та наукові датування цієї грандіозної події. Так, найпоширеніша наукова теоріяпро виникнення Всесвіту - теорія Великого вибуху- стверджує, що Всесвіт виник приблизно 13 млрд років тому.
За різними християнськими джерелами, від створення світу Богом до народження Ісуса Христа минуло від 3483 до 6984 років. В індуїзмі з початку світобудови пройшло приблизно 155 трлн років.
Однак розглянемо деякі концепції виникнення Всесвіту докладніше.

Космологічна модель Канта

На початок XX в. серед вчених панувала теорія про те, що Всесвіт нескінченний у просторі та часі, статичний і однорідний. Ще Ісаак Ньютон зробив припущення про те, що вона безмежна в просторі, а німецький філософ Еммануїл Кант, ґрунтуючись на роботах Ньютона і розвиваючи його ідеї, висунув теорію про те, що Всесвіт також не має початку і в часі. Він посилався на закони механіки і ними пояснював всі, що відбуваються у Всесвіті.
У своїй теорії Кант просунувся ще далі, поширивши її також і біологію. Він стверджував, що в стародавній, що не має початку і кінця, величезного Всесвітуіснує біс кінцеве числоможливостей, завдяки яким світ може з'явитися будь-який біологічний продукт. Ця теорія про можливість виникнення життя у Всесвіті пізніше лягла в основу теорії Дарвіна.
Космологічна модель Канта знайшла підтвердження завдяки спостереженням астрономів XVIII-XIX ст. за рухами світил і планет. Незабаром його гіпотеза стала теорією, яка на початку XX ст. вже вважалася єдино вірною. Вона не викликала сумнівів, навіть незважаючи на світлометричний парадокс, або парадокс темного нічного неба, що полягає в тому, що в нескінченного Всесвітуіснує нескінченна кількість зірок, сума яскравостей яких має утворювати нескінченну яскравість. Іншими словами, нічне небо було б повністю вкрите яскравими зірками, а насправді воно темне, тому що кількість зірок і галактик можна обчислити.

Модель Всесвіту Ейнштейна (статичний Всесвіт)

У 1916 р. побачила світ праця Альберта Ейнштейна Основи загальної теоріївідносності», а вже й 1917 р. на основі рівнянь цієї теорії він розвинув свою модель Всесвіту.
Більшість вчених того часу сходилося на думці, що Всесвіт стаціонарний, і Ейнштейн також дотримувався цієї думки, тому намагався створити таку модель, в якій Всесвіт не повинен був розширюватися або стискатися. Це місцями йшло врозріз з його власною теорієювідносності, з рівнянь якої випливає, що Всесвіт розширюється і одночасно відбувається гальмування. Тому Ейнштейн увів таке поняття, як космічна силавідштовхування, що врівноважує тяжіння зірок і припиняє рух небесних тіл, завдяки чому Всесвіт залишається статичним.
Всесвіт Ейнштейна мав кінцеві розміри, але разом з тим у нього не було меж, що можливе лише в тому випадку, коли простір викривлений, як, наприклад, у сфері.
Отже, простір моделі Ейнштейна було тривимірним, воно замикало саме і було однорідним, тобто. у нього не було центру і країв, і в ньому рівномірно розташовувалися галактики.

Модель Всесвіту, що розширюється (Всесвіт Фрідмана, нестаціонарний Всесвіт)

У 1922 р. радянський вчений А. А. Фрідман розробив першу нестаціонарну модель Всесвіту, яка також була заснована на рівняннях загальної теорії відносності. Роботи Фрідмана залишилися на той час непоміченими, а А. Ейнштейн відкидав можливість розширення Всесвіту.
Тим не менш, вже в 1929 р. астроном Едвін Хаббл відкрив, що галактики, що знаходяться поряд з Чумацьким шляхом, Віддаляються від нього, а швидкість їх руху при цьому весь час залишається пропорційною відстані до нашої галактики. Згідно з цим відкриттям, зірки та галактики постійно «розбігаються» один від одного, а отже, відбувається розширення Всесвіту. У результаті Ейнштейн погодився з висновками Фрідмана, а пізніше говорив, що саме радянський вчений став засновником теорії Всесвіту, що розширюється.
Ця теорія не перебуває у протиріччі із загальною теорією відносності, але якщо Всесвіт розширюється, то мала статися певна подія, що призвела до розбігання зірок і галактик. Це явище дуже нагадувало вибух, тому вчені назвали його «Великим вибухом». Однак якщо Всесвіт з'явився в результаті Великого вибуху, то має існувати Вища першопричина (або Конструктор), що дає змогу цьому вибуху відбутися.

Теорія великого вибуху

Теорія Великого вибуху будується у тому, що матерія та енергія, у тому числі складається все суще але Всесвіту, раніше перебували у сингулярному стані, тобто. у стані, що характеризується нескінченною температурою, щільністю та тиском. У стані сингулярності не діє жоден закон фізики, а все, з чого на даний момент складається Всесвіт, полягало в мікроскопічно малій частинці, яка в якийсь момент часу прийшла в нестабільний стан, внаслідок чого і стався Великий вибух.
Спочатку теорія Великого вибуху звалася «динамічна еволюціонуюча модель». Термін «Великий вибух» отримав широке розповсюдження 1949 р. після публікації робіт вченого Ф. Хойла.
На даний момент теорія Великого вибуху розроблена настільки добре, що вчені беруться описати процеси, які почали відбуватися у Всесвіті через 10-43 секунди після Великого вибуху.
Існує кілька доказів теорії Великого вибуху, одним із яких є реліктове випромінювання, що пронизує весь Всесвіт і що виник у результаті Великого вибуху завдяки взаємодії частинок. Реліктове випромінювання може розповісти про перші мікросекунди після народження Всесвіту, про ті часи, коли він знаходився і в гарячому стані, а галактики, зірки та планети ще не утворилися.
Спочатку реліктове випромінювання також було тільки теорією, і ймовірність його існування розглядав Г. А. Гамов в 1948 р. Виміряти реліктове випромінювання і довести дійсність його існування змогли тільки в 1964 р. американські вчені завдяки новому приладу, який мав необхідну точність. Після цього реліктове випромінювання сумно досліджували за допомогою наземних та космічних обсерваторій, що дозволило побачити, яким був Всесвіт у момент свого народження.
Ще одним підтвердженням Великого вибуху є космологічне червоне зміщення, яке полягає у зменшенні частот випромінювання, що доводить видалення зірок та галактик один від одного взагалі, та від Чумацького шляху зокрема.
Теорія Великого вибуху відповіла на безліч питань про виникнення нашого Всесвіту, але й водночас спричинила появу нових загадок, які залишаються без відповідей і зараз. Наприклад, що стало причиною Великого вибуху, чому точка сингулярності стала нестабільною, що було до Великого вибуху, як з'явився час і простір?
Багато дослідників, наприклад Р. Пенроуз і С. Хокінг, вивчаючи загальну теорію відносності, додали до її рівнянь такі показники, як простір та час. На їхню думку, ці параметри також з'явилися внаслідок Великого вибуху разом із матерією та енергією. Отже, час теж має певний початок. Однак із цього також випливає, що має існувати певна Сутність або Вищий розум, який не залежить від часу та простору, і був присутнім завжди. Саме цей Вищий розум і став причиною виникнення Всесвіту.
Вивчення того, що було до Великого вибуху – новий розділ у сучасній космології. На питання про те, що ж було до народження нашого Всесвіту і що йому передувало, намагаються відповісти багато вчених.

Великий відскок

Ця цікава альтернативна Великому вибуху теорія свідчить, що до нашого Всесвіту існувала інша. Таким чином, якщо народження Всесвіту, а саме Великий вибух, розглядали як унікальне явище, то цієї теорії це лише одне ланка з ланцюга реакцій, у яких Всесвіт постійно відтворює саму себе.
З теорії випливає, що Великий вибух не є точкою початку часу і простору, а з'явився і внаслідок граничного стиснення іншого Всесвіту, маса якого, за цією теорією, не дорівнює нулю, а лише близька до цього значення, при цьому енергія Всесвіту нескінченна. У момент граничного стиснення Всесвіт мав максимальну енергію, укладену в мінімальний обсяг, внаслідок чого стався великий відскок, і народився новий Всесвітяка також почала розширюватися. Таким чином, квантові стани, що існували в Старому Всесвіті, просто змінилися в результаті Великого відскоку і перейшли в новий Всесвіт.
В основі нової моделі народження Всесвіту лежить теорія петльової квантової гравітаціїяка допомагає зазирнути за Великий вибух. До цього вважалося, що все у Всесвіті з'явилося в результаті вибуху, тому питання про те, що було до нього, практично не ставилося.
Ця теорія належить до теорій квантової гравітації і поєднує в собі загальну теорію відносності та рівняння квантової механіки. Запропонували її у 1980-х роках. такі вчені, як Е. Аштекар та Л. Смолін.
Теорія петльової квантової гравітації свідчить, що час і простір дискретні, тобто. складаються з окремих частин, або маленьких квантових осередків. На малих масштабах простору і часу ні осередки створюють розділену переривчасту структуру, але в великих - утворюється гладкий і безперервний простір-час.
Народження нового Всесвіту відбувалося в екстремальних умов, які змушували квантові осередки відокремлюватися друг від друга, цей процес було названо Великим відскоком, тобто. Всесвіт не з'явився з нічого, як при Великому вибуху, а почав швидко розширюватися зі стисненого стану.
М. Божовальд прагнув отримати відомості про Всесвіт, що передує нашому, для чого дещо спростив деякі квантово-гравітаційні моделі та рівняння теорії петльової квантової гравітації. До даних рівнянь входять кілька параметрів стану нашого Всесвіту, які необхідні для того, щоб дізнатися, яким був попередній Всесвіт.
Рівняння містять взаємодоповнювані параметри, що дозволяють описати квантову невизначеність про обсяг Всесвіту до і після Великого вибуху, і відображають той факт, що жоден з параметрів попереднього Всесвіту не зберігся після Великого відскоку, тому в нашому Всесвіті він відсутній. Іншими словами, в результаті нескінченного ланцюга розширення, стиснення та вибуху, а потім нового розширення утворюються не однакові, а різні Всесвіти.

Теорія струн та М-теорія

Ідея того, що Всесвіт може постійно відтворювати себе, багатьом ученим видається розумною. Деякі вважають, що наш Всесвіт виник у результаті квантових флуктацій (коливань) у попередньому Всесвіті, тому цілком ймовірно, що в якийсь момент часу і в нашому Всесвіті може виникнути така флуктація, і з'явиться новий Всесвіт, дещо відмінний від справжнього.
Вчені йдуть у своїх міркуваннях далі і припускають, що квантові коливання можуть відбутися в будь-якій кількості та в будь-якому місці Всесвіту, внаслідок чого з'являється не один новий Всесвіт, а відразу кілька. У цьому будується інфляційна теорія виникнення Всесвіту.
Всесвіти, що утворилися, відмінні один від одного, в них діють різні фізичні закони, при цьому всі вони знаходяться в одному величезному мегавсесвіті, але ізольовані один від одного. Прихильники цієї теорії стверджують, що час і простір не з'явилися в результаті Великого вибуху, а існували завжди в нескінченній низці стискування та розширення Всесвітів.
Свого роду розвитком інфляційної теорії є теорія струн та її вдосконалений варіант – М-теорія, або теорія мембран, що будуються на циклічності світобудови. Згідно з М-теорією, фізичний світскладається з десяти просторових та одного тимчасового виміру. У цьому світі знаходяться простори, так звані лайки, однією з яких і є наш Всесвіт, що складається з трьох просторових вимірів.
Великий вибух - результат зіткнення лайок, які під впливом величезної кількості енергії розлетілися, потім почалося розширення, що поступово сповільнилося. Виділені внаслідок зіткнення випромінювання та речовина остигали, з'явилися галактики. Між бранами знаходиться позитивна за густиною енергія, що знову прискорює розширення, яке через деякий час знову сповільнюється. Геометрія простору стає плоскою. Коли лайки знову притягуються один до одного, квантові коливання стають сильнішими, геометрія простору деформується, а місця таких деформацій у майбутньому стають зародками галактик. Коли лайки стикаються один з одним, цикл повторюється.
У перерахованих вище наукових концепціяхвиникнення Всесвіту відсутня Творець як одухотворена сила, що створює. Однак крім них існують інші теорії появи світобудови, в яких як творчий фактор виступає Вищий розум, названий у кожній з теорій по-різному.

Креаціонізм

Ця світоглядна теорія походить від латинського слова"creations" - "творіння". Згідно з цією концепцією, наш Всесвіт, планета і саме людство є результатом творчої діяльностіБога чи Творця. Термін «креаціонізм» виник у наприкінці XIXв., а прибічники цієї теорії стверджують істинність історії створення світу, викладеної у Старому Завіті.
Наприкінці ХІХ ст. відбувалося швидке накопичення знань у різних областяхнауки (біології, астрономії, фізики), поширеною стала теорія еволюції. Все це призвело до суперечності між науковими знаннямита біблійною картиною світу. Можна сказати, що креаціонізм виник як реакція консервативних християн на наукові відкриття, зокрема, на еволюційний розвитокживий та неживої природи, які в цей час стали домінуючими і відкидали появу всього сущого з нічого.

Християнський креаціонізм

Креаціонізм у християнстві представлений кількома течіями, які відрізняються ступенем розбіжності з науковими поглядамина походження Всесвіту та Землі.
Згідно з молодоземельним, або буквалістським, креаціонізм світ був створений Богом за 6 днів, як про те і йдеться в Біблії. При цьому деякі послідовники (насамперед протестанти) цієї теорії стверджують, що світ було створено приблизно 6 тис. років тому. Це твердження ґрунтується на Масоретському тексті Старого Завіту. Інші (переважно православні дослідники) виходять з тексту Септуагінти (найстарішого перекладу Біблії) і вірять, що світ з'явився 7,5 тис. років тому.
Послідовники староземельного, чи метафоричного, креаціонізму вважають, що 6 днів творіння - це метафора, зрозуміліша людям того часу. У Біблії слово «день» має на увазі скоріше не добу, а невизначений відрізок часу, отже, в один день творіння можуть входити мільйони земних років.
При цьому метафоричний креаціонізм поділяється на такі підвиди:
- креаціонізм поступового творіння. Послідовники цієї концепції погоджуються з деякими науковими відкриттями, зокрема, приймають астрофізичні датування народження Всесвіту, зірок та планет, але не сприймають теорію еволюції утворення видів у процесі природного відбору. Вони стверджують, що саме Бог впливає на появу нових та зміну існуючих біологічних видів;
Автор: А.В.Колпакова, Є.А.Власенко

1. Космологічна модель Канта


Аж до початку ХХ століття, коли виникла теорія відносності Альберта Ейнштейна, у науковому світі загальноприйнятою була теорія нескінченної у просторі та в часі, однорідного та статичного всесвіту.
Про безмежність космосу зробив припущення Ісаак Ньютон (1642-1726), а філософ Еммануїл Кант (1724-1804) розвинув цю ідею, припустивши, що всесвіт не має початку і часу. Він пояснював всі процеси в космічному просторізаконами механіки, незадовго до народження описаними Ньютоном.
Кант поширив свої висновки і на область біології, стверджуючи що нескінченно давня, нескінченно великий всесвітпредставляє можливість для виникнення нескінченного числавипадковостей, внаслідок яких можливе виникнення будь-якого біологічного продукту. Ця філософія, якій не можна відмовити в логіці висновків (але не постулатів), стала поживним грунтом для виникнення дарвінізму, про який йтиметься в наступній статті.
Спостереження астрономів 18-19 століть за рухом планет підтвердили космологічну модельКанта, і вона з гіпотези перетворилася на теорію, а до кінця 19 століття вважалася незаперечним авторитетом.
Цей авторитет не міг похитнути навіть так званий "парадокс темного нічного неба". Чому парадокс? тому що в моделі кантівського всесвіту сума яскравостей зірок повинна створювати нескінченну яскравість, але ж небо темне!
Не можна вважати задовільним пояснення поглинання частини зоряного світла хмарами пилу, що знаходяться між зірками, оскільки згідно із законами термодинаміки будь-яке космічне тіло, Згодом, починає віддавати стільки енергії, скільки отримує (проте це стало відомо тільки в 1960 році).

2. Модель всесвіту, що розширюється.

У 1915 та 1916 роках Ейнштейнопублікував рівняння Загальної теорії відносності (Слід зауважити, що до теперішнього часу це найбільш повно і ретельно перевірена і підтверджена теорія).
На підставі вирішення цих рівнянь для замкнутого всесвіту, радянський математик та геофізикФрідман А.А. (1888-1925) 1922 рокувстановив, що вона не є статичною, а розширюється, але з одночасним гальмуванням (останнє припущення виявилося хибним). У 1927 році до такого ж висновку дійшов бельгійський астроном Жорж Леметр.
Фізичне явище, що веде себе подібним чином, це вибух, якому вчені дали назву "Великий вибух" (1937 року цю назву запропонував Поль Дірак, а 1949 року іронічно використав у своїх лекціях відомий астроном Фред Хойл) або "Гарячий Великий вибух", тобто. поєднання теорії БВз теорією гарячого всесвіту .
Остання теоріяпідтверджує величина ентропії, що дорівнює відношенню концентрації рівноважних фотонів до концентрації баріонів з точністю до чисельного коефіцієнта.
Але якщо видимий всесвітє наслідком розгортання матерії з однієї точки, то у цієї події був початок, існувала першопричина, є конструктор. Спочатку, Ейнштейн відкидав такий висновок і в 1917 р. висунув гіпотезу про існування якоїсь "сили відштовхування", що припиняє рух і зберігає всесвіт у статичному станінескінченний час.
Однак американський астроном Едвін Хаббл (1889-1953) у 1929 році виявив, що зірки та зоряні скупчення (галактики) не спочивають, а видаляютьсяодин від одного. Це так зване, "розбігання галактик"передбачено початковим формулюванням Загальної теорії відносності.
Перед такими доказами, Ейнштейн відмовився від гіпотетичної сили відштовхування й у 1931 року визнав розширення всесвіту. Відповідно, визнав необхідність початку та присутності Вищої першопричиниїї виникнення, яка, за його словами, має розум і творчу силу, але не є особистістю.
Не заперечуватимемо останні словаЕйнштейна, з якими християни не погодяться, а пояснимо, чому він і багато інших видатних сучасних вчених дійшли такого висновку.

3. Всесвіт має початок

У моделі всесвіту, що розширюється, вчені розрахували кількість часу, що минув з того моменту, коли вона почала існувати. Цей час виявився близько 13,73 + 0,12 млрд. років (час існування всесвіту отримав назву "часу Хаббла").
Так ось, астрономи, астрофізики, біологи вважають, що на відміну від колишньої гіпотези безкрайньогокосмосу у новій моделі кінцевого всесвіту мільярди років це надзвичайно малий період часу, щоб атоми могли випадково перетворитися на живу матерію. Необхідне втручання Конструктора.
Можна Його назвати Космічним Розумом, Абсолютним Початком, Богом, від цього суть твердження не змінюється – для виникнення всесвіту, у тому числі й розумного життя, потрібна зовнішня творча сила.
Тому Арно Пензіас (Нобелівський лауреатпо фізиці) робить наступний висновок: «Астрономія приводить нас до унікальній події, всесвіту, який був створений з нічого. Ця подія дуже тонкий баланс для забезпечення точних умов, необхідних для життя. В основі цієї події лежить план (можна сказати «надприродний»)» .
Навіть відомий фізик-теоретик, автор знаменитої книги коротка історіячасу" та атеїст Стівен Вільям Хокінгзмушений був визнати: "Якщо всесвіт має початок, слід припустити і наявність творця" .
Дійсно, згідно аргументу каламу (все, що має початок, має і причину), іманентний світ, що має початок, повинен мати і (трансцендентну) причину виникнення.
Висновок вчених про надприродноюпричини виникнення всесвіту та припущення про наявність Творця виявився настільки несподіваним, що далеко не всі вчені охоче прийняли його. Одним не подобається концепція Творця, яка з цього висновку, іншим - неможливість описи існування всесвіту (в сингулярному стані) природними фізичними законами.
Відразу було висунуто кілька інших, відмінних від теорії БВ, космогонічних моделей. безлічіяких є:
. "Всесвіт стаціонарного стану" Томаса Голда і Фреда Хойла (у міру розбігання галактик, порожнечі між ними заповнюються новою матерією, що виникає з нічого);
. "Модель пульсуючої всесвіту" (космос розширюється, потім стискається, знову розширюється і так до нескінченності), яку активно популяризував астроном Карл Саган;
. "Теорія Мультивсесвіту(є безліч всесвітів);
. "Квантовімоделівсесвіту", зокрема, Едварда Трайона(наш всесвіт є лише частиною іншого материнського всесвіту, що складається з квантового вакууму, нескінченним у просторі та вічним);
. "Плазмовий всесвітГанса Альвена і т.д. і т.п.
Не вдаючись до подробиць численних сучасних моделей, частина з яких має псевдонауковий характер (наприклад, концепція мультивсесвіту), слід зауважити, що деякі умоглядні побудови неможливоперевірити (гіпотезу хаотичної інфляції всесвіту Лінде, квантові моделі, у тому числі, теорію суперструнта ін.).
Інші припущення не підтверджуються(наприклад, гіпотеза стаціонарного стану), треті - суперечатьзаконів фізики та даним про все зростаючу швидкість розширення космосу (гіпотези пульсуючої та циклічної всесвітів).
Четверті, виявилися неспроможними, особливо після того, як у 90-х роках були отримані результати дослідження космічного фону американським супутником COBE (Cosmic Background Explorer).

4. Великий вибух

Про результати цих надзвичайно важливих досліджень буде сказано пізніше, а зараз необхідно дати деякі пояснення сутностітеоріїгарячого Великого вибуху(Не треба думати, що він був хаотичним, як це випливає з умовногоназви).
Відповідно до цієї теорії, 13,73 мільярдів років тому нинішній матерії та енергії передувало сингулярне стан. Щільність, тиск та температурамали близькі до нескінченних значення(точніше, близько 10^97 кг/м3 і 10^32 К; в космологічноїсингулярності, як встановив Стівен Хокінг, може бути одночасно нескінченної щільності і температури, т.к. при нескінченній щільності міра хаосу прагне нуля, що не можепоєднуватися з нескінченною температурою).
Іншими словами, всесвіт виник з "нічого" , Точніше, з дуже малого невидимого об'єму, меншого, ніж атом: "з невидимого виникло видиме".
Фізики так глибоко розробили теорію Великого вибуху (БВ), що до теперішнього часу можуть пояснити процеси, що відбувалися у всесвіті з моменту, коли їй було 10 мінус 43 ступеня. секунди (т.зв. "Планківський час" ). Стан космологічної сингулярності (допланковское час) класична " Загальна теорія відносності " описати неспроможна, тобто. БВ має надприроднуприроди.
Раптове виникнення простору, енергії, матерії та часу можна пояснити лише за допомогою трансцендентної причини, оскільки все, що має початок, має причину. Як бачимо, всесвіт мав початок, отже існує позачасова і позапросторова розумна Причинаїї виникнення, що знаходиться поза нашим фізичним світом.
Ранній всесвітможна порівняти з вогненною кулею, наповненим випромінюванням і частинками (плазмою, потім додалися кварки). Подальше розширення та охолодження космічного простору до часу порядку 10 в мінус 11 секунд від початку БВ (т.зв. "епоха квантової космології" ) призвело до відділення гравітаційного взаємодії з інших фундаментальних взаємодій.
У цей час (до 0,01 секундивід початку БВ) виникли елементарні частки, Розділилися всі види взаємодій і закінчився період розширення всесвіту випромінюванням, а температура впала до 10 мільярдів градусів.
Від 0,01 секунди до закінчення 3-х хвилин з'явилося 98% всієї видимої матерії, виник власне всесвіт, триває епоха т.зв. "стандартної космології" . Деякечас,космічна речовина перебувала у вигляді елементарних частинок, потім утворилися ядра первинних елементів (водню і гелію), виникли атоми, зірки, галактики, планети та ін.
В історії розвитку космосу важливим етапомвважається т.зв. "Ера рекомбінації" , коли матерія розширюється (з одночасним охолодженням) всесвіту стала прозорою для випромінювання (приблизно, через 380 тисяч років після БВ). До цього випромінювання було замкнено в щільній гарячій плазмі і вивільнилося вмомент утворення атомів водню.
Теорія передбачає, що сучасний всесвіт має пронизувати це, вже сильно ослабле, випромінювання (т.з. "реліктове випромінювання") з температурою всього близько 5 градусів вище абсолютного нуля, тобто. 5 градусівза шкалою Кельвіна чи мінус 268 градусів Цельсія.
Це теоретично передбачив учень Фрідмана російський вчений Гамов Г.А.(1904-1968) ще в 1946-1948 роках (він вказав 1К - 10 К) у рамках моделі "гарячого всесвіту" (1950 року він опублікував цифру 3,0 К).
1965 року реліктове випромінювання випадково виявили англійські інженери Пензіас А. і Вільвон Р. (космічний фон випромінювання вони оцінили в 3,7 До). Тільки потім, американцями був сконструйований прилад необхідної точності та виміряно зазначене випромінювання ( 2,7 К), але тільки на довжині радіохвиль(через атмосферні перешкоди).

5. Дослідження Космосу

В результаті досліджень космосу за допомогою згаданого вище супутника СОВЕ у 1990 р. на різних довжинаххвильбула виміряна температура фонового випромінювання в умовах відкритого космосу, вона дорівнювала 2,735 град. Кельвіна і постійна у всіх напрямках, що підтвердило висновки Гамова.
У 1992 році за допомогою цього ж супутника були виявлені флуктуації (відхилення) у фоновому випромінюванні, передбачені теорією Великого вибуху, без яких не змогли б виникнути галактики та їх скупчення.
Нарешті, в 1994 р., з підвищенням точності вимірювань від 1% до 0,3%, було уточнено температуру фонового випромінювання космосу (2,726 градуса К), а, головне, результати вимірювань у всьому діапазоні довжин хвиль збіглися зі спектром ідеального випромінювача.
Супутник COBE дозволив виміряти температуру фонового випромінювання так званого "ближнього" космосу. Але у вересні 1994 р. вступив в дію найбільший оптичний телескоп у світі "Кек" на Гаваях, за допомогою якого вдалося виміряти температуру настільки віддалених космічних газових скупчень, що їхнє випромінювання дає інформацію про Всесвіт, який був у 4 рази молодший, ніж зараз .
Відповідно до моделі гарячого Великого вибуху, температура фонового випромінювання всесвіту на тій ранній стадіїрозвитку має бути 7,58 гр. До, а спостереження показали 7,4 плюс-мінус 0,8 гр. До, що досить точно відповідає передбаченим.

6. Основні космологічні моделі

Будь-яка космологічна модель повинна описувати три основні фундаментальні явища: 1) розширення всесвіту; 2) спостерігається великомасштабна її структура; 3) поширеність хімічних елементів.
Теорія БВ передбачає сильний неоднорідний розподіл речовини в просторі і не може пояснити спостерігається одноріднерозширення всесвіту.
Також ця теорія передбачає, що кількість частинок і античастинок було однаково, але для цього протон повинен розпадатися (для пояснення баріонної асиметрії), чого не спостерігається.
Згідно квантової теорії, повинна була виникнути рівна кількість матерії та антиматерії, що миттєво повністю анігілюють з випромінюванням фотонів (що ж чи хто порушив цю симетрію? невідомо).
Тому під БВ, зараз, мається на увазі сукупність 4-х основних космологічних моделей, які більшою чи меншою мірою підтримуються фізиками-теоретиками. Це власне теорія БВ(описує хімічний складвсесвіту), модель розширення Фрідмана(Пояснює її розширення), теорія стадії інфляції(пояснює природу розширення) та ієрархічна теорія(описує великомасштабну структурувсесвіту).
Існують інші космологічні моделі (теорія струн, теорія бран, циклічна теорія та ін.), які поєднує одне довільнеприпущення: всі необхідні початкові значення у разі космосу було сформовано до БВ.
На даний момент, зроблено вже 8 великих відкриттів, що підтверджують теорію Великого вибуху, як початок виникнення всесвіту. Більше того, британські астрофізики Хокінг, Елліс та Пенроуз розширили рівняння Загальної теорії відносності Ейнштейна, включивши в них простір та час.
Вирішення цих рівнянь показує, що простір і час мали виникнути в тому ж Великому вибуху, який дав початок існуванню енергії та матерії. Іншими словами, саме час мав початок, але тоді причиною виникнення всесвіту має бути якась Сутність, зовсім не залежить від часу та простору, що існувала до їх виникнення!
Цей висновок має величезне значеннядля розуміння того, хто є Творцем (християни називають його Богом). Він трансцендентний, тобто. знаходиться поза вимірами всесвіту і не є самим всесвітом (за вченням монізму).
Творецьне мешкає в космічному просторі (за вченням пантеїзму), але саме Він дав всесвіту початок, створив її, світ наслідок Його цілеспрямованих дій. Цікаво, що про це, ще понад 3 тисячі років тому, написано в ТаНаХе(Старому Завіті).
Згадуваний раніше, англійський вчений, нобелівський лауреат Арно Пензіас(Arno Penzias) стверджує: "Кращі дані, отримані нами, - саме ті, які я міг би передбачити, маючи в своєму розпорядженні одну тільки Біблію - точніше, П'ятикнижжя Мойсея і Псалтирю".

7. Фізичні константи всесвіту

Згідно з обчисленнями, виконаними в рамках теорії БВ, слід було б очікувати хаотичного розсіювання матерії по всьому фізичному космосу(До стану "туману"). Насправді цього не сталося.
Ми бачимо дивовижний порядок і структурованість космосу: планети, зірки, зіркові системи, галактики, скупчення та надскоплення галактик, великомасштабна стільникова структура. Всесвіт,ніби, спеціально створенадля життя.
Регулярні наукові спостереженнядозволили відкрити близько 26 параметрів (характеристик), які мають приймати суворо певні значеннящоб міг існувати всесвіт і життя в ньому.
Серед цих характеристик багато фізичних констант: постійна сильної ядерної взаємодії, постійна слабкої ядерної взаємодії, постійна гравітаційної взаємодії, постійна електромагнітної взаємодіїі т.д.
Розглянемо, наприклад, сильна ядерна взаємодія(Йдеться про силу, що визначає ступінь тяжіння протонів і нейтронів в ядрі атома). Якби ця взаємодія була лише на 2 % слабкішою від існуючого, то протони і нейтрони не змогли б утриматися разом і у всесвіті існував би лише один елемент - водень (ядро атома водню складається з одного протона, а нейтрона не має).
З іншого боку, якби сильна ядерна взаємодія була лише на 0,3% сильнішою за існуючу, то протони і нейтрони притягувалися б один до одного з такою силою, що у всесвіті не було б водню, а тільки важкі елементи. Але, з погляду хіміків та біологів, життя без водню неможливе (втім, неможливе воно і в тому випадку, коли єдиним елементом є водень).
Серед 26 згаданих характеристик багато суворо певнихспіввідношенні й. Наприклад, відношення маси нейтрону до маси протону, протона до маси електрона, відношення кількості протонів до кількості електронів тощо.
Так, маса вільного нейтрону (протон плюс електрон) на 0,138 % більше, ніж маса протона; якби, навпаки, протони виявилися трохи важчими за нейтрони, тоді вони перетворилися б на нейтрони, але без протонів було б неможливим існування атомівта молекул. Вчені розрахували, що з існування сучасної всесвіту маса нейтрона має відхилятися від норми більше, ніж 0,1 % .
Більш точним має бути співвідношення між кількістю протонів та електронів. Галактики, зірки і планети ніколи б не утворилися, якби кількість протонів не дорівнювала кількості електронів з точністю до 10 мінус 35 ступеня (тобто з точністю 0, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
Ще більш точним має бути співвідношення електромагнітноїі гравітаційної постійних - щонайменше 10 мінус 40 ступеня (40 нулів після коми!), а момент Великого вибуху це співвідношення мало дотримуватися ще 20 порядків точніше, тобто. не менше 10 мінус 60 ступеня (неймовірна точність!).
Тому знаменитий німецький вчений, спеціаліст у галузі ракетних установок, доктор Вернер фон Браунстверджував: "Природні закони всесвіту настільки точні, що нам не важко побудувати космічний корабельдля польоту на Місяць і ми можемо розрахувати час польоту з точністю до частки секунди. Ці закони, безперечно, були кимось встановлені".

8. Точність конструювання всесвіту

Серед 26 характеристик тонкого налаштування всесвіту є низка параметрів, які повинні набувати дуже точних необхідних значень. Це такі параметри як швидкість розширення, щільність, відстані між зірками в галактиках і між галактиками, частка водню, що перетворюється на гелій, рівень ентропії і т.д.
Зупинимося лише на одному параметрі - швидкості розширеннявсесвіту. Вона не може відрізнятися від існуючої більш ніж на 10 мінус 55 ступеня по всіх напрямках.
Якби космос розширювався швидше, матерія розсіювалася надто інтенсивно для того, щоб утворилися галактики, а без галактик не було б зірок і планет. Якби космос розширювався повільніше, то він стиснувся б в один надщільний потік перш, ніж змогли б утворитися зірки сонячного типу.
Навіть сам космічний простір має бути тривимірним, тільки тоді орбіти планет у гравітаційному полі зірок набувають стійкості, а мікросвіті - стає можливою атомна структура матерії.
Ці та багато інших фактів приводять нас до дуже важливого висновку: для того, щоб існував всесвіт і життя в ньому його Фізичні характеристикиповинні бути надзвичайно, вражаючеточно налаштовані.
Всесвіт повинен бути сконструйований дуже точно, щоб виникли протони, нейтрони і електрони (зі строго певними характеристиками), які з'єдналися б певним чином, щоб з'явилися атоми необхідного асортименту та в необхідних кількостях, без чого неможливе існування життя. Якби космос був бездоганно змодельований, необхідний асортимент атомів не з'єднався б у складні органічні молекули.
Таким чином, сліпий випадок, ланцюг випадкових збігів, як причина виникнення та існування всесвіту, що спостерігається нами, і життя в ньому виключаєтьсяцілковито. Хаос не може породити собою порядок.
Відомий астроном Медлерписав: "Хто нічого, крім випадку, не хоче бачити в цій гармонії, яка виявляється з такою очевидністю в будові зоряного неба, той повинен приписати Божественну мудрість". .

9. Структура всесвіту

Всесвіт складається з порожніх зон (де немає матерії, що світиться), зірок, міжзоряного газута пилу, темної матерії та темної енергії. Вся матерія зібрана в гравітаційно пов'язані системи ( галактики), що беруть участь у русі щодо загального центру мас. Точна кількістьгалактик невідомо (мабуть, понад 100 мільярдів, що об'єднують 10^22 зірок).
Наша галактика "Чумацький шлях" містить близько 300 мільярдів зірок (сучасна оцінка: від 200 до 400 мільярдів), що займають простір у вигляді диска, що обертається діаметром приблизно 100 000 світлових років, товщиною від 1 000 до 3 000 світлових років (шлях, який світло проходить за 1 рік у космічному просторі дорівнює 9,46 х 10^12 км).
У рукавах спірального диска постійно утворюються нові зірки, а ближче до центру знаходяться переважно старі. Усі зірки в галактиці утримуються силами гравітації темної матерії.
Поодиноких галактик мало, близько 95% всіх галактик утворюють Місцеві групи(скупчення), в яких також є темна матерія (від 70 до 90%), міжгалактичний газ і пил (від 10 до 30%) і власне зірки (близько 1% від маси групи).
"Чумацький шлях" входить до Місцевої групи разом із галактикою "Туманність Андромеди"(об'єднує понад 300 мільярдів зірок і знаходиться на відстані 2 мільйони світлових років від Землі), "Великою Магеллановою Хмарою" (15 млрд. зірок, 170 тисяч світлових років від Землі), "Малою Магеллановою Хмарою"(5 млрд. зірок, 200 тисяч світлових років) та 40 дрібнішими галактиками.
Наша Місцева група входить до комплексу скупчень галактик, які називаються Місцевим надскопленням(може входити до кількох сотень галактик, як у складі місцевих груп, так і одиночних). У наше скупчення входять також місцеві групи галактик у сузір'ях Дівиі Великої Ведмедиці.
У скупченнях (нараховують тисячі галактик) сили тяжіння недостатні, щоб утримати галактики разом і вони розлітаються під дією сили темної енергії.
Місцеві скупчення утворюють структуру, що нагадує бджолині стільники або гігантську губку, в якій великі порожні зони (т.зв. "ввійди"діаметром до 150 млн. світлових років) оточені стінками (смугами) та нитками . В такому великому масштабі, всесвіт виглядає ізотропним та однорідний.

10. Галактика "Чумацький шлях"

Читач, Ви можете заперечити: "Хто там сконструював Всесвіт ми не бачили і не знаємо. Для мене це щось дуже далеке і абстрактне. Мені набагато ближче наша галактика, планета Земля і сонце. Як нас вчили в школі та в інституті, вони виникли самі собою з пилегазової протохмаришляхом згущення маси і конструктора не потребують ".
Проте зараз з'являється все більше наукових фактів, які спростовують таку думку. При переході від всесвіту, як великої системи, до малих систем, таких як галактика "Чумацький шлях", наша сонячна система, планета Земля кількість доказів створення збільшується ще більше!
Наприклад, тільки 5% всіх галактик, що спостерігаються, мають спіральну форму, таку як наша галактика "Чумацький шлях", решта 95% мають еліптичну або неправильну форму, у яких виникнення життя, на думку вчених, вкрай утруднено (мало важких хімічних елементів, високий рівеньрадіактивного опромінення і т.д.).
В цій спіральній галактиці сонячна система повинна перебувати в потрібному місціспірального рукава та на певномувід центру галактики. В іншому випадку, або ця система не отримає достатньої кількостіважких хімічних елементів (їх постачають так звані "наднові зірки"після свого вибуху), а також фтору (його дають білі карликовізірки) або життя буде знищено сильними випромінюваннями радіації та викидами матеріальних частинок.
Наприклад, у центрі галактики "Чумацький шлях" знаходиться т.зв. "Чорна діра" , в результаті "роботи" якої вивільняються величезні кількості рентгенівських променів, гамма-променів та корпускулярного випромінювання- Смертельних для життя. Також у центрі галактики та її спіральних рукавах вибухає багато наднових зірок.
Випадково чи ні, але наша сонячна система знаходиться саме на т.зв. коротаційного кола, де період обертання рукавів майже збігається з періодом звернення системи навколо ядра галактики, тобто. Сонце дуже рідко проходить крізь рукави, на відміну більшості зірок Чумацького шляху.
З іншого боку, наша сонячна система не перебуває і на далекій периферії галактики. Це не найкраще місцедля життя, оскільки там мало зірок. Тому набагато менша швидкість виникнення нових, від яких надходить "будівельний" матеріал для планет.

11. Темна матерія та темна енергія

У Останнім часом, астрофізики з'ясували, що галактики, їх скупчення та надскоплення виникли і існують завдяки так званій, "темної матерії"("прихована маса"). Ця не баріонна матерія не доступнадля спостереження, тому що не випускає і не поглинає ні електромагнітного випромінювання(наприклад, світла) ні випромінювання нейтрино.
Тим не менш, між зірками та центром галактики має бути значно більше речовини, Що володіє силою гравітації(т.зв. "прихована маса") Як ми бачимо, інакше зірки вже давно розлетілися б, розсіялися в космічному просторі.
Темна матерія не видима, проте її наявність можна встановити завдяки гравітаційним ефектам, зокрема, ефекту "гравітаційної лінзи", тобто. викривлення променів світла, що йдуть від віддалених видимих ​​астрономічних об'єктів.
Невідомо з чого складається прихована маса всесвіту. Існує близько 100 наукових гіпотезпро її будову, основні їх базуються на елементарних частках. Таких, наприклад, як "нейтраліно"(мають масу протона, але без електричного заряду, і слабо взаємодіють зі звичайною матерією, як нейтрино) або"аксіон". На відміну від першої частки, яка в лабораторних експериментівне виявлено, аксіон, начебто знайдений, проте ще потрібні додаткові докази.
Звичайна баріоннаматерія складається з протонів, електронів і нейтронів (90% це водень, 10% - гелійта інші елементи) тастановить лише 5 % від маси всесвіту.Вона знаходиться всередині небаріонної холодної та гарячої матерії (23 % від загальної маси), яка "обволікає" галактику, утримуючи зірки в ній. Невидима темна енергія(72%) призводить до розширення всесвіту, не дозволяючи галактикам з'єднуватися.
Перші 6,5 мільярдів років темна матерія формувала галактики та його скупчення, а другі 6,5 мільярдів років переважає темна енергія, що прискорює розширення всесвіту.На думку вчених, без темної матерії та темної енергії неможливе виникнення та існуванняскупченьгалактик, самих галактик, зірок у галактиках,сонячних систем,планет та життя.

12. Сонце

Ще більше вимог, ніж до галактики, пред'являється до зірки та планети сонячної системи, у якій може виникнути життя. Так ця зірка має бути одиночною (тільки 25 % зірок у нашій галактиці поодинокі), вона повинна мати певнумасу і сформуватися в певний момент розвитку галактики.
До цього часу, незважаючи на багаторічний пошук, астрономам не вдалося виявити другу зірку, характеристики якої збіглися б із параметрами нашого Сонця (жовтогокарлика спектрального класу G2V).
Більшість зірок у нашій галактиці це червоні карлики (близько 85%), маса (і яскравість) такої зірки менша, ніж Сонця, як і маса більшості жовтих карликів класу G (близько 9% від усіх зірок), що робить їх малопридатними для життя.
Сонце входить у 10% найбільш масивних зірокнашої галактики, проте чим більше масазірки (наприклад, на 20% більше Сонячної), тим менший часїї існування (приблизно 2 млрд. років замість 10 млрд.), сильніша змінаїї яскравості, потужніше ультрафіолетове випромінюванняшкідливе для життя.
Щоб у сонячній системі з'явилася планета земного типу, необхідно безліч важких елементів(БВ виробив в основному легені: водень і гелій), що народжуються тількиу надрах зірок, які, вибухаючи, розкидають їх у космосі, потім, хімічні елементизнову з'єднуються у зірки щоб одержати більш важких елементів тощо.
Наше Сонцеє молодою зіркою третьогопокоління, тобто воно утворилося із останків зірок першого та другого поколінь. Це сталося приблизно 4,59 мільярда років тому при швидкому стисканні хмари молекулярного воднюпід впливом сил гравітації.
Ппорівняно з іншими зірками такого віку в нашому районі галактики,Сонце відрізняється високим вмістом важких елементів, зокрема металів:заліза, нікелю, магнію, алюмінію, натрію, кальцію, хрому та ін. Воно обертається по більш циркулярній орбіті, роблячи повний оборотза 200 мільйонів років.
Сонце знаходиться далеко осторонь не тільки від центругалактики (26 000 світлових років від нього), але й від небезпечних її спіральних рукавів(Сонце знаходиться у внутрішньому краї "рукави Оріона" між рукавами Персея та Стрільця).
Його стан набагато стабільніший за більшість зіставних зірок, оскільки протягом сонячного циклуінтенсивність випромінювання приблизно постійна, збільшуючись в момент максимуму всього на 0,1% (в абсолютних значенняхце 1 Вт/м² при середньому значенні енергії падаючого сонячного випромінювання 1361,5 Вт/м²).
на сучасному етапі, в ядрі Сонця постійно йде перетворення водню(приблизно 73% від усієї маси зірки) гелій(25%), тобто. при температурі понад 14 мільйонів градусів здійснюється протон-протонна термоядерна реакція, В результаті якої з чотирьох протонів утворюється гелій-4.
Кожну секунду близько 4 мільйонів тонн речовини перетворюється на променисту енергію та генерується сонячне випромінювання, що несе нашій планеті життєво необхідну енергію відповідного спектру та інтенсивності.
Для того, щоб на якійсь планеті могло існувати життя, її зірка повинна мати унікальнимнабором "правильних"характеристик: масою, випромінюванням, складом, орбітою, відстанню планети, відповідним типом галактики і певним місцем у ній. Ось чому наше Сонце є величезною рідкістюз погляду астробіології.

13. Земля

У галактиці "Чумацький шлях", Сонце та Землязнаходяться у місці максимально придатному для життя.
Зокрема, наша планета розташована в так званій "приблизній населеній зоні", тобто. на оптимальномувідстані (У середньому, 150 млн. км)від унікального Сонця, Зміна параметрів якого всього на 2% зробить життя на ній неможливою.
Якби Земля була ближче до Сонця, то вся вода випарувалася б, якби далі - замерзла. Помірна температура земної поверхнідозволяє воді перебувати в рідкому станічого немає на інших планетах.
Також ненабагато може змінюватися швидкість обертання Землі навколо своєї осі без шкоди високоорганізованих форм життя планети. Орбіта Землі майже кругова, тобто. планета постійнознаходиться в навколозірковій зоні, що живе, що важливо для збереження сталості клімату.
Оптимальнийта кут нахилу земної осі (23,5 град. щодо перпендикуляра до площини орбіти), завдяки чому забезпечуються гарні кліматичні умовина більшій частині земної поверхні.
Розміри та маса Землі (діаметр 12,5 тис. км, маса 6,0 х 10^24 кг) оптимальні, але якби вони були меншими, Земля втратила б свою атмосферу, як, наприклад, Місяць. Якщо більше, тоді у атмосферізбереглися б отруйні гази, такі як метан, аміак, водень. Крім того, планета з недостатньою масою не може утримати внутрішнє тепло і швидко остигає.
Про дивовижну атмосферіЗемлі, збалансованості її складу та процесів, що протікають у ній, можна написати не одну монографію. Зазначимо лише, що без такої унікальною атмосферине було б і життяна Землі (зокрема, без напрочуд стабільної температури поверхні нашої планети).
Наприклад, якщо у повітрі менше ніж 21 % кисню, то великі ссавці почнуть задихатися, якщо більше – поверхня планети покриється пожежами. Дуже важливими є також співвідношення обсягів кисню та азоту, рівні Вуглекислий газ, водяної пари, озону та інше.
Те ж саме можна сказати про морську та прісну воді- основу біохімічного життя, про такі необхідні елементи як вуглець, кисень, фосфор та багато іншого. Наприклад, вода є унікальним універсальним розчинником , що здійснює як окисні, так і відновлювальні реакції.
При цьому багато корисних для життя речовин дуже добре розчиняються у воді, а шкідливі - погано. Пари води легші за сухе повітря, що надзвичайно важливо для перенесення теплоти і кругообігу водина планеті, а атмосфера (зокрема, мезосфера) не дає воді зникнути в космос.
Земля має тепловий"машиною" (на радіоактивному паливі), необхідна потужність якої повинна бути і знаходиться у вузькому діапазоні. Радіоактивний розпад ізотопів (калію-40, урану-235, урану-238, торію 232 - виникли при вибуху наднових зірок) розплавляє внутрішнє ядроЗемлі та сприяє тектоніці плит, тобто. повільному русілітосферних платформ зовнішньої оболонкипланети.
Унікальна тектоніка плит (виявлена ​​лише на Землі), причетна до створення гір та континентів, а також забезпечує кругообіг вуглецюта підтримує рівновагу парникових газів , будучи своєрідним планетарним терморегулятором, разом із альбедоЗемлі (здатність її поверхні відбивати сонячні промені).
Залізне розплавлене ядро ​​планети, що обертається, створює магнітне поле,захищає її біосферу від згубного впливу космічних променів, заряджених частинок сонячного вітру, жорсткого рентгенівського випромінювання Особливий склад земної атмосфери(зокрема, наявність озону) поглинає м'яке рентгенівське випромінюваннята жорстке ультрафіолетове завдяки дисоціації молекул газів.
Більше того, якби все численніумови (тільки не більша частинаяких перерахована) були суворо дотримані, але в сонячній системі була б така "дрібниця" як планета Юпітер необхідної маси і саме з такою орбітою обертання, то Земля зазнавала б бомбардувань астероїдів і комет у 1 000 разів частіше, ніж у реальності. Тобто така катастрофа, яка стерла з лиця Землі динозаврів, стала б звичайним явищем, що постійно знищує різні формижиття на землі.
Клімат Землі так само був би малопридатнимдля життя (зокрема, для морської екології), якби у неї не було супутника Місяцяабо планети нашої сонячної системи не мали постійнихорбіт.

14. Антропний принцип

Отже бачимо, Земля " дуже точно настроєна " , тобто. підготовлена ​​до життя безліччю взаємопов'язаних характеристик нашої галактики, зірки-сонця, планет. Це наукове відкриттяназивається "антропнимпринципом" .
Цейтермін вперше запропонував 1973 року кембриджський фізик Брендон Картер, хоча сама ідея висловлювалася рядом вчених і раніше (приблизно з 1955 р.). У рамках еволюціоністських поглядів він так сформулював, зокрема, т.зв. сильний антропний принцип: "Всесвіт повинен бути таким, щоб у ньому на певній стадії еволюції міг існувати спостерігач".
Іншими словами, всесвіт повинен мати властивості, що дозволяють розвинутись розумному життю. З часу опублікування статті Картера Б., широким колом світового наукового товариства, досі активно продовжується осмислення антропного принципу.
Його сутність: усі фізичні константимають загальна властивість - їх значеннятакі(З дуже високим ступенемточності), які необхідні для існування всесвіту, життя та людини. Йдеться про неймовірну скоординованість фундаментальних фізичних законів і характеристик, а також первісних параметрів всесвіту.
Сучасні вчені налічують на сьогоднішній день понад 40 фізичних та космологічнихпараметрів (по всесвіту їх було 26), без надприродно точного і строго дотримання яких життя на Землі було б неможливим (у 1966 році було всього 2 такі характеристики, до кінця 60-х років вже 8, до кінця 70-х - 23 , До кінця 80-х - 30, зараз - понад 40).
Американський астрофізик Х'ю Росс зробив оцінку ймовірності випадкового збігу 41 такої характеристики і отримав величину рівну 10 мінус 53 ступеня (ймовірність події, меншу ніж 10 мінус 40 ступеня вчені вважають практично неможливою).
Враховуючи, що спостерігається всесвіт містить менше 1 трильйона галактик, у кожній з яких є близько 100 мільярдів зірок, а на 1 000 зірок доводиться по одній планеті отримаємо приблизну кількість планет у всесвіті 10 20 ступеня (на 33 порядки! менше необхідного), т .е. на жодній планетінемає всіх умов виникнення життя, які виникли б виключно за рахунок природних процесів.
Системи такої складності та цілісності, як Сонце, планета Земля та життя на ній, не можутьвиникнути без участі розуму. Такий висновок чітко сформулював найбільший вчений усіх часів Ісаак Ньютон. "Ця чудова система, Що складається з Сонця, планет і комет, могла з'явитися тільки завдяки наміру і всевладдям розумного та могутнього Сущого" .
Сьогодні багато вчених приходять до віри в Бога завдяки заняттям наукою, оскільки ніколираніше християнська віра не підкріплювалася настільки сильними науковимифактами та свідченнями, як у наші дні (наприклад, відкриття антропного принципу ).
Твердження про надрозум (Творця), як причину виникнення та існування всесвіту, не суперечить також і здоровому глузду, заснованому на досвіді спостережень творчої здатності розуму.
Згадуваний раніше, один із основоположників космонавтики, Вернер фон Браун зауважує: "Неосяжні таємниці всесвіту лише підтверджують нашу переконаність у існуванні її Творця. Мені так само важко зрозуміти вченого, який не визнає вищого розуму, що лежить в основі всесвіту, як і богослова, який заперечує науковий прогрес" .

15. Біологічний експеримент

Земля ще недавно вважалася нічим не примітною пересічною планетою, однією з існуючих мільярдів. Однак сьогодні вона сприймається вченими як унікальнапланета, що відповідає багатьом критеріям, без яких існування життя неможливе.
Найширший набір організмів (біологічне різноманітність) та їх спільна життєдіяльність також унікальніоскільки вони є основою всіх існуючих екосистем..
Неможливість мимовільного виникнення та існування таких екосистемпідтверджується даними, отриманими під час наукового експериментуна спорудженні "Біосфера-2" у штаті Арізона (США).
Ця споруда ( площею 1,3 га)було замкнуту натурну модель " Біосфери-1 " , тобто. біосфери Землі. Воно створювалося 5 років і коштувало близько 200 мільйонів доларів. Незважаючи на надсучасне технологічне забезпечення, Біосфера-2 виявилася не здатною забезпечити вісьмох людей необхідною кількістюїжі, води та повітря навіть на 2 роки.
Вже через 15 місяців, після закриття в 1991 зовнішньої ізолюючої оболонки, рівень кисню впав до критичного рівня і його екстрено довелося нагнітати ззовні. Вимерли 18 з 25 поміщених під купол видів хребетних тварин, а також більшість комах. Виникли серйозні проблемиз контролем температури, забрудненням води та повітря.
Організаторам цього грандіозного експерименту довелося визнати, що ми не маємо найменшого уявленняяким же чином природні екологічні системиздатні забезпечувати все необхідне існування людини.
Але, якщо технічно розвинене людство не тільки не в змозі відтворити біосферу, але навіть не може пояснити її вражаючої складності, високої впорядкованості (цілісності), міжрівневої та структурної інтеграції, тоді біосфера Землі не могла виникнути спонтанно, випадково, за рахунок нецілеспрямованих природних процесів.
Натуралістична а філософія, що постулює всесвіт як закриту систему суто матеріальних причин і наслідків, виявляється неспроможною.
Х'ю Ростак пише про це. "Теїстична наука висуває постулат про те, що всесвіт був створений Богом-Особистістю кінцева кількість років тому, і створена вона була в результаті розумного задуму, що передбачає людське життя" . Іншими словами, виникнення світобудови має сенс, бо створено для існування розумного життя.
Зі сказаного, можна зробити висновок, що не тільки всесвіт, але і наша сонячна система і планета Земля з її ідеальними умовамидля життя створені та управляються трансцендентним самодостатнімТворцем, а не сліпим випадком.
Такого ж висновку дійшов і Альберт Ейнштейн, який у статті "Чи несумісні релігія та наука", зокрема, писав: "Можна з упевненістю сказати, що доктрина особистого Бога, який керує подіями природи, ніколи не може бути спростована наукою".

Використана література

1.Сарфаті Джонатан. Відповідно до задуму.- Сімферополь: ДІАЙПІ, 2010. - 308 с.
2. Санін Ф.П., Джур Є.А., Санін А.Ф., Хутірний В.В. Космос та технології.- Дніпропетровськ, АРТ-Прес, 2007.- 456 с.
3. Прот. Леонід Ципін. Всесвіт, Космос, Життя – три Дні Творіння. – Київ: Пролог, 2008. – 640 с.
4. Лі Стробел. Творець під слідством. – Сімферополь: ХНАЦ, 2006. – 352 с.
5. Гіпотеза творіння. Наукові свідоцтвана користь Розумного Творця. – Сімферополь: ХНАЦ, 2000. – 336 с.
6. Х'ю Росс. Творець і космос. - СПб., 1997. - 256 с.
7. Х'ю Росс. Астрономічні докази існування біблійного Бога. - Колорадо, 1993. - 56с.
8. Філіп Стотт. Життєво важливі питання.- СПб.: Біблія всім, 1996.- 176 з.
9. Глен Маклін та ін. Очевидність створення світу. Походження планети Земля. - М., 1993. - 160 с.
10. Девід Роузвер. Наука про створення світу, що доводить правоту Біблії. - Сімферополь, 1995. - 157 с.
11. Генрі Морріс. Біблійні основисучасної науки. - СПб., 1995. - 478 с.


___
Автор: Владилен Заріпов
Переглядів: 29661 |

У статті ми розглянемо кілька теорій, які намагаються відповісти на питання про те, як з'явився Всесвіт. А почнемо з найсучаснішої, яка була розроблена буквально кілька років тому та отримала назву «теорія інфляції», а потім розглянемо теорії, які були популярні раніше і які не втратили своїх послідовників і донині.

Як виник Всесвіт: сучасний погляд

Сьогодні прийнято вважати, що на самому початку був період, який у вчених отримав назву «інфляція». Давайте розберемося, у чому суть теорії інфляції, яка була розроблена наприкінці минулого ХХ століття. За даним сценарієм Всесвіт почав створюватися зі стану вакууму, який був позбавлений будь-якого випромінювання або речовини. Передбачається, що якесь гіпотетичне поле (яке вчені назвали інфлатонним) почало заповнювати собою весь простір без винятку і в будь-який проміжок часу могло приймати абсолютно різні значенняв будь-яких просторових областях. При цьому не відбувалося нічого до тих пір, поки випадковим чином не виникала однорідна конфігурація інфлатонного поля розміром 10 -33 см. Відразу після цього дана область простору стала неймовірно швидко збільшуватися, а енергія інфлатонного поля почала прагнути до мінімуму.

Як стався Великий вибух

Наприкінці так званого інфляційного періоду наш Всесвіт досяг розміру близько 1 см. в діаметрі, а в самому інфлатонному полі залишився мінімум потенційної енергії. І в цей самий момент колосальна, що накопичилася в цьому маленькому Всесвіті. кінетична енергіяпочала трансформуватися в елементарні частинки, що розлітаються, в результаті чого і стався цей найвідоміший Великий вибух. Нерідко інфляція, а також Великий вибух, який послідував за нею, порівнюється з ситуацією, коли з гори починає котитися снігова куля. Спочатку він маленький, але поступово на нього налипають нові шари снігу, він починає збільшуватися в розмірах, а потім просто падає в прірву, але від удару розколюється на безліч шматочків, які розлітаються на всі боки. Треба сказати, що описаний процес може виявитися зовсім не поодиноким, і у разі його повторення виникатимуть і інші всесвіти, за своїми властивостями вони можуть відрізнятися від нашої. Така відмінність цілком допустима, адже кожна «снігова куля», по суті, має власну траєкторію, а також свій розмір. До того ж, і падає він у різні місця безодні.

Звідки з'явився Всесвіт: інші теорії

Зазначимо, що зараз прийнято говорити про сукупність різних всесвітів, Одну з яких ми можемо спостерігати зсередини. Цілком можливо, що іншим всесвітам пощастило дещо менше (або більше — це залежить від того, як дивитися), ніж нашого, і життя там немає, а відповідно, і спостерігачів також. І звісно, ​​інфляційна теорія у тому, як утворився Всесвіт — далеко ще не єдина навіть серед учених. Її критики не можуть упокоритися з виникненням «чогось» фактично з «нічого». Альтернативними варіантами є квантова модель Всесвіту та модель коливання Всесвіту. Остання передбачає, що наш Всесвіт існує вічно, при цьому то скорочуючись, то розширюючись у різні часи, а кожен цикл супроводжується гігантським вибухом. Що ж до квантової моделі створення Всесвіту, то послідовники цієї теорії вважають, що елементарні частинки цілком можуть і з'являтися, і зникати у вакуумі, причому цілком спонтанно, що і є головною причиноюяк виникнення Всесвіту, а й матерії взагалі. Сам вакуум нейтральний, тому він не має ні заряду, ні маси, ні будь-яких інших характеристик. Однак цілком ймовірно, що у вакуумі міститься якась матриця, своєрідний потенціал, відповідно до якого створюється і речовина, і випромінювання.

Погляд релігії

Звичайно, можна вибрати і традиційний варіант, а саме повірити в те, що Світ створений Богом. Тим більше що, хоч би як це здалося дивним, деяким ученим дана теоріяздається також цілком логічною та має право на існування, адже хіба може бути творіння без Творця? Інша річ, що кожен із нас розуміє під Богом.

Точної відповіді на питання, як зародився Всесвіт, досі немає, та й, чесно кажучи, навряд чи буде. Адже як атоми не можуть осягнути створену ними структуру, так і частина Всесвіту не може стати над останньою, щоб охопити і пізнати її. Тому ви можете прийняти ту теорію, яка ближча особисто вам.

Видовище нічного зоряного неба, посипаного зірками, заворожує будь-яку людину, чия душа ще не полінувалася і не зачерствіла до кінця. Таємнича глибина Вічності розгортається перед здивованим людським поглядом, викликаючи роздуми про первісне, про те, звідки все почалося...

Великий вибух та походження всесвіту

Якщо, цікавлячись, ми візьмемо до рук довідник чи якийсь науково-популярний посібник, то неодмінно натрапимо в них на одну з версій теорії походження Всесвіту – так званої теорії великого вибуху. У короткому виглядіцю теорію можна викласти так: спочатку вся матерія була стиснута в одну "точку", що мала надзвичайно високу температуру, а потім ця "точка" вибухнула з величезною силою. В результаті вибуху з супергарячої хмари субатомних частинок, що поступово розширювалася на всі боки, поступово утворювалися атоми, речовини, планети, зірки, галактики і, нарешті, життя. При цьому Розширення Всесвіту триває, і невідомо, як довго триватиме: можливо, колись воно досягне своїх кордонів.

Є й інша теорія походження Всесвіту. Відповідно до неї, походження Всесвіту, всього світобудови, життя і людини є розумний творчий акт, здійснений Богом, творцем і вседержителем, природа якого незбагненна людським розумом. "Переконані" матеріалісти зазвичай схильні осміювати цю теорію, але оскільки в неї в тій чи іншій формі вірить половина людства, ми не маємо права обійти її мовчанням.

Пояснюючи походження Всесвітуі людини з механістичної позицій, трактуючи Всесвіт як продукт матерії, розвиток якого підпорядковується об'єктивним законам природи, прихильники раціоналізму, як правило, заперечують нефізичні фактори, особливо тоді, коли йдеться про існування якогось Всесвітнього або Космічного розуму, оскільки це "ненауково". Науковим слід вважати те, що можна описати за допомогою математичних формул.

Одна з найбільших проблем, що стоять перед прихильниками теорії великого вибуху, якраз полягає в тому, що жоден із запропонованих ними сценаріїв виникнення Всесвіту неможливо описати математично чи фізично. Згідно базовим теоріям великого вибуху, початковим станом Всесвіту була точка нескінченно малих розмірів з нескінченно великою щільністюі нескінченно високою температурою. Однак такий стан виходить за межі математичної логікиі не піддається формальному опису. Так що насправді про первісний стан Всесвіту нічого певного сказати не можна, і розрахунки тут підводять. Тому цей стан отримав у середовищі вчених назву "феномена".

Оскільки цей бар'єр досі не подоланий, то у науково-популярних виданнях для широкої публіки тема "феномена" зазвичай опускається взагалі, а спеціалізованих наукових публікаціяхта виданнях, автори яких намагаються якось впоратися з цією математичною проблемою, про "феномен" говорять як про річ, неприпустиму з наукової точкизору. Стівен Хоукінг, професор математики з Кембриджського університету та Дж.Ф.Р. Елліс, професор математики університету в Кейптауні, у своїй книзі Довга шкаластруктури простір-час" вказують: "Досягнуті нами результати підтверджують концепцію, що Всесвіт виник кінцеве число років тому. Проте відправний пункт теорії виникнення Всесвіту - так званий "феномен" - знаходиться за межею відомих законів фізики". Тоді доводиться визнати, що в ім'я обґрунтування "феномена", цього наріжного каменю теорії великого вибухунеобхідно допустити можливість використання методів досліджень, що виходять за рамки сучасної фізики.

"Феномен", як і будь-який інший відправний пункт "початку Всесвіту", що включає в себе щось, що неможливо описати науковими, категоріями, залишається відкритим питанням. Однак виникає таке запитання: звідки виник сам "феномен", як він утворився? Адже проблема "феномена" - це лише частина набагато більшої проблеми, проблеми самого джерела початкового стану Всесвіту Іншими словами - якщо спочатку Всесвіт був стиснутий у крапку, то що привело його в цей стан? І якщо ми навіть відмовимося від "феномена", що викликає теоретичні труднощі, то все одно залишиться питання: як утворився Всесвіт?

У спробах обійти цю труднощі, деякі вчені пропонують так звану теорію "пульсуючого Всесвіту". На їхню думку, Всесвіт нескінченно, раз-по-раз, то стискається в точку, то розширюється до якихось меж. Такий Всесвіт не має ні початку, ні кінця, існують лише цикл розширення та цикл стиснення. При цьому автори гіпотези стверджують, що Всесвіт існував завжди, тим самим ніби повністю знімаючи питання про "початок світу". Але річ у тому, що ніхто досі не надав задовільного пояснення механізму пульсації. Чому відбувається пульсація Всесвіту? Якими причинами вона спричинена? Фізик Стівен Вайнберг у своїй книзі "Перші три хвилини" вказує, що за кожної чергової пульсації у Всесвіті неминуче має зростати величина співвідношення кількості фотонів до кількості нуклеонів, що веде до згасання нових пульсацій. Вайнберг робить висновок, що так кількість циклів пульсації Всесвіту звичайно, а значить, в якийсь момент вони повинні припинитися. Отже, "пульсуючий Всесвіт" має кінець, а значить, має і початок...

І знову ми упираємося в проблему початку. Додатковий клопіт створює загальна теорія відносності Ейнштейна. Головною проблемоюцієї теорії є те, що вона не розглядає час таким, яким ми його знаємо. В ейнштейнівській теорії час і простір об'єднані в чотиривимірний просторовочасовий континуум. Для нього неможливо описати предмет, який займає певне місцев визначений час. Релятивістський опис предмета визначає його просторове та тимчасове становище як єдине ціле, розтягнуте від початку остаточно існування предмета. Наприклад, людина виявилася б зображеною як єдине ціле на всьому шляху свого розвитку від ембріона до трупа. Такі конструкції звуться "просторово-часових черв'яків".

Але якщо ми "просторово-часові черв'яки", значить, ми лише пересічна форма матерії. Те, що людина розумна істота, у своїй не враховується. Визначаючи людину як "хробака", теорія відносності не бере до уваги наше індивідуальне сприйняття минулого, сьогодення та майбутнього, а розглядає ряд окремих випадків, об'єднаних просторово-тимчасовим існуванням. Насправді ми знаємо, що ми існуємо лише в сьогоднішньому дні, тоді як минуле існує тільки в нашій пам'яті, а майбутнє - у нашій уяві. А це означає, що всі концепції "початку Всесвіту", побудовані на теорії відносності, не враховують сприйняття часу людською свідомістю. Втім, час ще мало вивчений.

Аналізуючи альтернативні, немеханістичні концепції виникнення Всесвіту, Джон Гриббін у книзі "Білі боги" підкреслює, що в Останніми рокамимає місце "серія зльотів творчої уявимислителів, яких сьогодні ми вже не називаємо ні пророками, ні ясновидцями". Одним з таких творчих злетів стала концепція "білих дірок", або квазарів, які в потоці первинної речовини "випльовують" із себе цілі галактики. Інша гіпотеза, що обговорюється в космології, - ідея Так званих просторово-часових тунелів, так званих "космічних каналів", ця думка вперше була висловлена ​​в 1962 році фізиком Джоном Вілером у книзі "Геометродинаміка", в якій дослідник сформулював можливість надпросторових, надзвичайно швидких міжгалактичних подорожей. б мільйони років Деякі версії концепції "надпросторових каналів" розглядають можливість переміщення з їх допомогою в минуле та майбутнє, а також в інші всесвіти та виміри.

Бог і великий вибух

Як бачимо, теорія "великого вибуху" піддається атакам з усіх боків, що викликає законне невдоволення вчених, які стоять на ортодоксальних позиціях. Водночас у наукових публікаціях дедалі частіше можна натрапити на непряме чи пряме визнання існування надприродних сил, непідвладних науці. Зростає кількість вчених, у тому числі великих математиків та фізиків-теоретиків, які переконані у існуванні Бога чи вищого Розуму. До таких учених належать, наприклад, лауреати Нобелівської преміїДжордж Вейлд та Вільям Маккрі. Відомий радянський вчений, доктор наук, фізик та математик О.В. Тупіцин першим з вітчизняних учених зумів математично довести, що Всесвіт, а разом з ним і людина, створена Розумом, незмірно більш могутнім, ніж наш, тобто Богом.

Не можна сперечатися, пише у своїх "Зошитах" О. В. Тупіцин, що життя, в тому числі розумне, - це завжди суворо впорядкований процес. У основі життя лежить порядок, система законів, якими рухається матерія. Смерть - це, навпаки, безлад, хаос і, як наслідок, руйнація матерії. Без впливу ззовні, причому впливу розумного та цілеспрямованого, ніякий порядок неможливий - відразу починається процес руйнування, що означає смерть. Без розуміння цього, отже, без визнання ідеї Бога науці ніколи не судилося відкрити першопричину Всесвіту, що виникла з праматерії внаслідок суворо впорядкованих процесів чи, як називає їх фізика, фундаментальних законів. Фундаментальних - це означає основних та незмінних, без яких існування світу було б взагалі неможливим.

Однак сучасній людині, особливо вихованому на атеїзмі, дуже важко включити Бога в систему свого світогляду - через нерозвинену інтуїцію та повну відсутність поняття про Бога. Що ж, тоді доводиться вірити в великий вибух...

Більшість астрономів підтримує ідею про те, що Всесвіт походить від «бульбашки», у тисячі разів меншої, ніж шпилькова головка, але неймовірно гарячого та щільного. Майже 13,8 млрд. років тому він вибухнув, і саме цю подію називають «Великим вибухом». У той момент розпочали своє існування космос, час, енергія та матерія. За дуже малий проміжок часу Всесвіт розширився від розмірів субатомної частки до розмірів апельсина, а потім продовжив розширення, поступово набуваючи сучасний вигляд. Саме Великий вибух пояснює різні параметри відомого нам сьогодні Всесвіту, і саме Великий вибух визначив, як він розвиватиметься у майбутньому і, можливо, загине через мільярди та мільярди років. Вивчення Великого вибуху - це пошук відповіді питання, яким було початок «всього» і яким буде його кінець.

Перші миті

Астрофізики запитують, що було на початку Всесвіту і що було до його початку. Завдяки фізико-математичним дослідженням вже отримано деякі відповіді такі питання. Але відповіді, що задовольняють фізиків-теоретиків, не завжди доступні розумінню широкої публіки та перенесення до нашої повсякденної реальності. Іншими словами, низку концепцій слід прийняти «за визначенням», не намагаючись знайти емпіричні приклади в сьогоднішньому Всесвіті, які б дозволили зрозуміти, що сталося в перші миті після Великого вибуху.

початок

На початку часу та космосу, цілком імовірно, існувала «гравітаційна сингулярність», тобто те, що ми можемо визначити як геометричну точку, В якій гравітаційне поле досягало нескінченно великої величини. Гравітаційні сингулярності, існування яких передбачено загальною теорією відносності Альберта Ейнштейна, утворюються тоді, коли щільність речовини настільки висока, що спричиняє колапс простору-часу. Сингулярність дуже складно уявити як щось конкретне; вона піддається опису головним чином через математичні поняття. Припустивши, що Всесвіт народився з Великого вибуху, деякі дослідники запитали, чи було щось до нього. Проблема ускладнюється тим, що Великий вибух дав початок не тільки простору, а й самому часу, тому в загальній теорії відносності йде мовапро «простір-час» як про єдине ціле. Це виводить нас на уявлення про те, що Великий вибух не стався в «порожньому просторі», яке згодом заповнив собою Всесвіт, що розширюється, а сам створив як простір, так і час.

Ера Планка

Те, що з'явилося відразу після Великого вибуху, мало такі показники тиску та температури, що його поведінку неможливо описати за допомогою законів, що діють у сучасного Всесвіту. Фаза, яка безпосередньо послідувала за Великим вибухом, називається «ерою Планка» на честь німецького вченого Макса Планка. Вона охоплює період від Великого вибуху до часу 10 × -43 ступеня після нього (цей час називається «часом Планка»). За цей дуже короткий період Всесвіт досяг розміру 10 × - 33 ступеня см, а температура опустилася до 10 × 32 ступеня ° С, тобто до ста тисяч мільярдів мільярдів мільярдів градусів.

Найменший космос

Для того щоб дати визначення цій фазі, Планк зробив порівняно простий висновок. Він запитав себе, чи існує мінімальна довжина хвилі, менше якої неможливо отримати жодної інформації, тобто таке мінімальне значення, менше якого поняття простору втрачає сенс.

Оскільки найкоротшою довжиною електромагнітної хвилімають гамма-промені (вона становить 10 × -33 ступеня см), Планк здогадався, що для меншої довжини хвиль немає способу отримати повну фізичну інформацію. Гамма-промінь, що переміщається зі швидкістю світла, проходить за 10 × -43 ступеня с. відстань в 10 × -33 ступеня див. Коротші проміжки часу знаходяться за межами можливості вимірювання. Тому між нульовою точкою Великого вибуху та кінцем ери Планка не можна отримати жодної фізичної інформації про Всесвіт на першому етапі розвитку.

Незабаром після Великого вибуху

Наприкінці ери Планка від загальної сукупностінаявної у Всесвіті енергії відокремилася сила гравітації, що стала самостійною. Відразу після цього настала черга сильної ядерної взаємодії (що утримує в стабільному стані атомні ядра), яке разом із силами гравітації, електромагнітної взаємодії та слабкої взаємодії (останнє відповідає за радіоактивний розпад) є одним із чотирьох фундаментальних сил, присутніх у природі. З допомогою частинки обмінюються енергією. Все це з моменту Великого вибуху зайняло час до 10×36 ступеня с.

Інфляція

У цей момент розпочалася «ера інфляції». Її називають так тому, що на цьому етапі Всесвіт зазнав дуже швидкого розширення – «інфляції» (від англійської to inflate – «надуватися»). Протягом кількох мільярдних часток секунди Всесвіт збільшив свій розмір у 10 × 50 ступеня разів. У ході інфляційного періоду, що тривав з Великого вибуху до 10 × -32 с. спостерігалися «квантові флуктуації», викликані спонтанним формуванням пар частка/античастка, що надали простору-часу досить неправильну і складну форму. Ці флуктуації лягли в основу гравітаційних порушень однорідності, які, спочатку незначними, збігом часу зросли і врешті-решт склали гігантські космічні структури, такі як галактики та скупчення галактик. Частинки речовини та антиречовини, зіштовхуючись, взаємно знищувалися та виробляли випромінювання. Проте в цій грі на знищення зберігся надлишок речовини: він і склав сучасний Всесвіт.

Кварки

Приблизно через 10 × -35 з після Великого вибуху почали утворюватися перші частинки -кварки, антикварки,частки W, Z і електрони.

З комбінації кількох кварків згодом склалися протони, нейтрони та його античастинки. Протони та антипротони взаємно знищилися, здійснивши електромагнітне випромінювання. Тільки в цей момент розділилися слабка ядерна та електромагнітна взаємодії.

Ці явища відбулися в період між 10×32 і 10×5 з після Великого вибуху, коли утворювалися перші атомні ядра. З їх народженням речовина стала переважати над випромінюванням, що панували раніше. Проте температура Всесвіту досягала ще 10 млрд градусів, тому випромінювання та речовина перетворювалися один на одного.

Лише приблизно через 300 тис. років після Великого вибуху, коли температура опустилася до 3300°С, Всесвіт, що був до цього безформною хмарою, став прозорим для електромагнітного випромінювання. І тоді почали утворюватися перші атоми водню, гелію та літію – найлегші елементи Всесвіту.

Фонове випромінювання

Приблизно через 300 тис. років після Великого вибуху з'явилося космічне фонове випромінювання — найближче до Великого вибуху випромінювання, яке сьогодні ми отримуємо. Це перший вид випромінювання, яке в розрідженому тепер Всесвіті не вловлюється негайно атомними або субатомними частинками, а блукає космосом у вигляді фотонів. З цього моменту первинна речовина починає поступово складатися у зірки, квазари та галактики. Сьогодні за допомогою самих потужних телескопівми намагаємося кинути погляд на ці об'єкти - найдавніші і найдальші у нашому Всесвіті. Будь-яка додаткова інформація, отримана від них, може дозволити нам краще дізнатися про найбільш загадковий момент нашої історії - Великий вибух.

Моделі Всесвіту

У 20-ті роки минулого століття популярністю серед космологів користувалася ідея Всесвіту, в якій відштовхують і притягують. гравітаційні силиперебувають у тендітній рівновазі, можливій завдяки «космологічній константі», умоглядно введеній Альбертом Ейнштейном у його загальній теорії відносності. Він ввів цю константу для того, щоб пояснити наявність сили, що відштовхує речовини, яка повинна була врівноважити гравітаційне тяжіння. Це було необхідно, щоб отримати рівноважну космологічну модель - властивість, яка вважалася базовою для всіх моделей нашого Всесвіту.

Розширення

Тим часом багато астрономів відзначали, що більшість галактик виявляла у спектрі свого світла зміщення ліній у червоний бік - явище, відоме як «червоне зміщення». Цей факт піддавався простому поясненню, якщо його сприймати як результат ефекту Доплера - того ж самого, завдяки якому звук сирени, що віддаляється, чується нижчим, ніж наближається. Все це мало сенс у тому випадку, якщо прийняти як даність, що галактики віддаляються одна від одної. Фундаментальний внесок у це дослідження зробив німецький астроном Карл Вірц: детально вивчивши близько сорока галактик, він виявив, що чим слабше їхнє світло, тим далі вони знаходяться від нас, тим сильніше червоне зміщення в їх спектрах. Це означало, що далекі галактики видаляються швидше, ніж ближні. Але щоб переконатися у правильності висновків Вірца, довелося дочекатися досліджень Едвіна Хаббла.

Нестабільний космос

Російський математик Олександр Фрідман і бельгійський астроном Жорж-Анрі Леметр дійшли висновку, що, незважаючи на введення космологічної константи, Всесвіт Ейнштейна нестабільний і було б досить невеликою флуктуацією, щоб викликати її нескінченне розширення чи стиснення. Спостереження Хаббла дозволили зробити висновок, що Всесвіт розширюється. Леметр розробив також теорію про те, що Всесвіт походить від «первісного атома», що дав початок усьому. Незважаючи на численні дані, що підтверджують цю теорію, вона була піддана гострій критиці. Проте ідея не померла; навпаки, її підтримав фізик Джордж Гамов, який теоретично підтвердив можливість народження Всесвіту внаслідок колосального вибуху.

Стаціонарний Всесвіт

Тим часом інший астроном, Фред Хойл, висунув ідею у тому, що Всесвіт може розширюватися в « стаціонарному стані»: Галактики віддаляються один від одного, але в просторі між ними постійно народжується нова речовина. Саме Хойл з іронією назвав гіпотезу своїх колег "Великим вибухом" (Big Bang). Але в результаті науковий світпідтримав гіпотезу Великого вибуху, висунуту Гамовим, а наприкінці 1960-х років вона трансформувалася на конкретну теорію, підтверджену наприкінці 1990-х супутниками СОВЄ та WMAP.

Фонове випромінювання

Через кілька сотень секунд після Великого вибуху радіус Всесвіту становив лише кілька світлових хвилин, а речовина вже включала базові елементи атомів - взаємодіючих один з одним електронів, протонів, нейтронів, а також нейтрино і фотонів (часток, що переносять енергію). Коли через кілька сотень тисяч років після Великого вибуху температура опустилася приблизно до 3300 °С, кількість зіткнень фотонів та інших частинок зменшилася, і фотони почали вільно поширюватися у Всесвіті.

Все холодніше та холодніше

Розширення спричинило подальше зниження температури, що опустилася врешті-решт до 3 К, тобто всього на три градуси вище абсолютного нуля (-273 ° С). Ця температура «віддрукувалася» на блукаючих фотонах, які все рідше стикаючись з іншими частинками у все менш щільному Всесвіті, дожили до наших днів. Сьогодні вони вважаються найголовнішими свідками тих далеких часів. Саме блукаючи фотони утворюють так зване «фонове космічне випромінювання». Воно було відкрито у 1964 році радіоастрономами Арно Пензіасом та Робертом Вільсоном, удостоєними за це Нобелівською премією з фізики у 1978 році.

Відкрите випадково

Насправді дослідники займалися налагодженням антени нового типу для прийому мікрохвиль. У ході роботи вчені прийняли невідоме випромінювання, причому спочатку вирішили, що має земне походження. Але незабаром Пензіас і Вільсон зрозуміли, що «слухають» космічне випромінювання, існування якого Гамов та його колеги припускали ще 1948 року, - щось на зразок «луна» Великого вибуху. Відкриття фонового випромінювання мало (колосальну важливість, оскільки стандартна модельВсесвіту передбачала наявність у ній однорідного сигналу, що розповсюджується на довжині хвилі близько міліметра і пронизує весь космос. Саме це було відкрито вченими.

Зі супутників

Відкриття Пензіасу та Вільсона з роками неодноразово піддавалися перевірці, але завжди отримували підтвердження. Перевірки проводилися з борту аеростатів (наприклад, експеримент Бумеранг, проведений спільно Італією та США). Три супутники (СОВЕ, WMAP та Planck) були спеціально створені для вивчення фонової радіації та дали чудові результати, особливо останні два, які дозволили виміряти випромінювання та отримати деталі, що раніше залишалися недоступними. Завдяки аналізу отриманих із супутників даних виявилися відмінності у температурі фонового випромінювання лише у стотисячні частки градуса. Ця невелика «брижі» складає подобу генетичного кодуживої істоти: вона і визначає еволюцію Всесвіту.

Відкриття фонового випромінювання стало найважливішим доказом на користь моделі Великого вибуху, що поховав теорію стаціонарного ВсесвітуХойла.

Виникають сумніви

Якби ми змогли насправді зрозуміти, як стався Великий вибух, відповіли б на тисячу невирішених питаньпро народження Всесвіту та його будову. Але відповідей на ці питання поки немає, незважаючи на найсучасніші прилади, які є в розпорядженні астрономів. Головний і найбільш важке питання- Як і чому стався Великий вибух.

Наші можливості у вивченні минулого Всесвіту простягаються в глибину часів і зупиняються, як уже говорилося, на точці 10×43 с після Великого вибуху. Зрозуміти, що сталося до цього моменту, може лише теоретична фізика, і лише нові гіпотези віднесуть нас на час «до» Великого вибуху.

Темна матерія та темна енергія

Інший важливою темою, пояснення якої, можливо, криється в обставинах Великого вибуху, є походження темної матеріїі темної енергії. Всесвіт лише на 5% складається з речовини, яку ми можемо спостерігати традиційними способами, наприклад, телескоп, і яка є нам у формі зірок, туманностей, галактик. Решта складається на 27% із темної матерії та на 68% із темної енергії. Щодо темної матерії сьогодні висунуто деякі конкретні гіпотези: ця матерія невидима, вона виявляє свою присутність у галактиках і скупченнях галактик завдяки своїй силі тяжіння, вона могла б складатися з кількох ще невідомих типів частинок, з нейтрино (якщо їхня маса не дорівнює нулю) або з зірок винятково низької яскравості.

Темна енергія, навпаки, як і раніше, залишається загадкою. Про неї відомо лише те, що вона діє як відразлива сила і змушує Всесвіт розширюватися з прискоренням, а не з уповільненням, як можна було б очікувати, якби цієї енергії не було.

Червоне усунення

Якщо одні питання кидають виклик тим, хто вивчає походження Всесвіту, інші ставлять під сумнів саму теорію Великого вибуху. Перше з таких питань стосується червоного усунення світла галактик. Деякі астрофізики, і серед них американський астроном Хелтон Арп, вважають, що червоне усунення викликане як видаленням галактик, а й явищем, що з самої природою спостережуваних об'єктів. Якщо це, то частина опори, де грунтується теорія розширення Всесвіту, рухне. Ті, хто ще підтримує теорію стаціонарного Всесвіту Фреда Хойла, засновує свої полемічні виступи саме на цій тезі. Якщо Арп має рацію, для пояснення народження Всесвіту теорія Великого вибуху просто не потрібна. Втім, те, що пропонує Арп, зустрічає спростування прихильників теорії розширення Всесвіту.

Циклічний Всесвіт

Теорії Великого вибуху та стаціонарного Всесвіту - не єдині, що пояснюють існування нашого світу. Як мінімум є ще одна, яка передбачає циклічне існування Всесвіту. Згідно з цією теорією, щоразу, коли Всесвіт добігає кінця своєї еволюції, він «починає спочатку» за допомогою нового Великого вибуху. Можливо, при кожному відродженні Всесвіт «забуває» характеристики свого минулого та формує нові фізичні закони, що народжуються на етапі інфляції.



Останні матеріали розділу:

Пабло Ескобар - найвідоміший наркобарон в історії
Пабло Ескобар - найвідоміший наркобарон в історії

Пабло Еміліо Ескобар Гавіріа – найвідоміший наркобарон та терорист із Колумбії. Увійшов до підручників світової історії як найжорстокіший злочинець.

Михайло Олексійович Сафін. Сафін Марат. Спортивна біографія. Професійний старт тенісиста
Михайло Олексійович Сафін. Сафін Марат. Спортивна біографія. Професійний старт тенісиста

Володар одразу двох кубків Великого Шолома в одиночній грі, двічі переможець змагань на Кубок Девіса у складі збірної Росії, переможець...

Чи потрібна вища освіта?
Чи потрібна вища освіта?

Ну, на мене питання про освіту (саме вищу) це завжди палиця з двома кінцями. Хоч я сам і вчуся, але в моїй ДУЖЕ великій сім'ї багато прикладів...