Vores univers stammer for 13,7 milliarder år siden, genereret af Big Bang, og i flere generationer har forskere forsøgt at forstå dette fænomen.
I slutningen af 20'erne af det XX århundrede opdagede Edwin Hubble, at alle de galakser, vi ser, flyver fra hinanden - som fragmenter af en granat efter en eksplosion, på samme tid fremlagde den belgiske astronom og teolog Georges Lemaitre sin hypotese (i 1931 blev den offentliggjort på siderne "Natur"). Han mener, at universets historie begyndte med eksplosionen af det "primære atom", og dette gav anledning til tid, rum og stof (tidligere i de tidlige 1920'ere kom den sovjetiske videnskabsmand Alexander Fridman, der analyserede Einsteins ligninger, også til den konklusion, at "Universet blev skabt fra et punkt" og det tog "titusindvis af milliarder af vores sædvanlige år").
Først afviste astronomer den belgiske teologs argumentation hårdt. Fordi Big Bang-teorien var perfekt kombineret med den kristne tro på Gud, skaberen. I to århundreder har forskere undertrykt indtrængen i videnskaben af enhver form for religiøs spekulation om "begyndelsen af alle begyndelser." Og nu vender Gud uventet tilbage fra naturen under den målte svingning af hjulene i Newtonian mekanik. Han kommer i Big Bangs flammer, og det er svært at tænke på et mere sejrende billede af hans udseende.
Problemet var dog ikke kun i teologien - Big Bang overholdt ikke de nøjagtige videnskabers love. Det vigtigste øjeblik i universets historie var uden forståelse. På dette ental (ental) punkt, der befinder sig på rumtidsaksen, ophørte den generelle relativitetsteori med at fungere, fordi tryk, temperatur, energitæthed og rumkrumning skyndte sig til uendelig, dvs. at de mistede al fysisk betydning. På dette tidspunkt forsvandt alle disse sekunder, meter og astronomiske enheder, ikke til nul, ikke til negative værdier, men til deres fuldstændige fravær, til absolut meningsløshed. Dette punkt er et hul, der ikke kan overvindes på bånd af logik eller matematik, et hul gennem tid og rum.
Først i slutningen af 1960'erne viste Roger Penrose og Stephen Hawking overbevisende, at Big Bang-singulariteten inden for rammerne af Einsteins teori er uundgåelig. Dette kunne dog ikke lette teoretikernes arbejde. Hvordan beskrives Big Bang? Hvad var for eksempel årsagen til denne begivenhed? Når alt kommer til alt, hvis der før ham ikke var nogen tid overhovedet, så syntes det ikke at være nogen grund til at fødte ham.
Som vi nu forstår, er det nødvendigt at forbinde Einsteins doktrin, der beskriver rum og tid, med kvanteteori, der beskæftiger sig med elementære partikler og deres interaktioner, for at skabe en komplet teori om Big Bang. Det kan sandsynligvis tage mere end et årti, før det vil være muligt at gøre dette og udlede en enkelt "formel af universet."
Og hvor for eksempel kunne der forekomme den enorme mængde energi, der gav anledning til denne eksplosion af utrolig kraft? Måske blev det arvet af vores univers fra sin forgænger, der kollapset til et ental punkt? Men hvor fik hun det nu? Eller blev energien hældt ud i det oprindelige vakuum, hvorfra vores univers gled ud som en "boble af skum"? Eller overfører universerne i den ældre generation energi til universerne i den yngre generation gennem sorte huller - de enestående punkter - i hvilke dybder måske nye verdener fødes, som vi aldrig vil se? Det er som det måtte, universet i sådanne modeller fremstår som et "åbent system", der ikke helt svarer til det "klassiske" billede af Big Bang: "Der var intet, og pludselig blev universet født."
Universet på dannelsestidspunktet var i en ekstremt tæt og varm tilstand.
Salgsfremmende video:
Eller måske, ifølge nogle af forskerne, er vores univers generelt … blottet for energi, eller rettere sagt, dets samlede energi er nul? Den positive energi fra stråling, der udsendes af stof, overlejres på den negative tyngdenergi. Plus og minus giver nul. Denne berygtede “0” synes at være nøglen til at forstå arten af Big Bang. Fra ham - fra "nul", fra "intet" - blev alt øjeblikkeligt født. Tilfældigt. Spontant. Lige. En ubetydelig afvigelse fra 0 gav anledning til en universel lavine af begivenheder. Man kan også foretage en sådan sammenligning: en stenkugle, der balancerer på toppen af nogle Chomolungma så tynd som et spir, pludselig svingte og rullede ned og skabte en "lavine af begivenheder."
1973 - Fysiker Edward Trion fra Amerika, forsøgte at beskrive processen med fødslen af vores univers ved hjælp af Heisenberg-usikkerhedsprincippet, en af grundlæggene i kvanteteorien. I henhold til dette princip, jo mere nøjagtigt vi for eksempel måler energi, jo mere usikker tid bliver. Så hvis energien er strengt nul, kan tiden være vilkårlig lang. Så stor, at der før eller senere vil opstå en udsving i det kvantevakuum, fra hvilket universet skal fødes. Dette vil føre til den hurtige vækst i rummet, tilsyneladende ud af intet.”Det er bare det, at universerne undertiden er født, det er alt sammen,” så simpelthen forklarede Trion baggrunden for Big Bang. Det var en stor tilfældig eksplosion. Det er alt.
Kunne Big Bang ske igen?
Mærkeligt nok, ja. Vi lever i et univers, der stadig kan bære frugt og føde nye verdener. Der er skabt adskillige modeller, der beskriver fremtidens "Big Bangs".
Hvorfor for eksempel, i det samme vakuum, der fødte vores univers, vises der ikke nye udsving? Måske i løbet af disse 13,7 milliarder år dukkede et utal af verdener op ved siden af vores univers, som ikke berørte hinanden på nogen måde. De har forskellige naturlover, der er forskellige fysiske konstanter. I de fleste af disse verdener kunne livet aldrig opstå. Mange af dem dør øjeblikkeligt og kollapser. Men i nogle universer - ved en tilfældig tilfældighed! - der er betingelser, under hvilke livet er i stand til at komme fra.
Men pointen er ikke kun i det vakuum, der er tilbage før begyndelsen på "alle tider og folk." Svingninger fyldt med fremtidige verdener kan også opstå i et vakuum, der diffunderes i vores univers - mere præcist i den mørke energi, der fylder det. Denne form for model for det "fornyende univers" blev udviklet af den amerikanske kosmolog, en indfødt i Sovjetunionen, Alexander Vilenkin. Disse nye "big bangs" truer ikke os. De vil ikke ødelægge universets struktur, de vil ikke brænde det til aske, men kun skabe et nyt rum ud over grænserne for vores observation og forståelse. Måske forekommer sådanne "eksplosioner", der markerer fødslen af nye verdener, i dybden af adskillige sorte huller, der prikker plads, mener den amerikanske astrofysiker Lee Smolin.
En anden indfødt i Sovjetunionen, der bor i Vesten, mener kosmolog Andrei Linde, at vi selv er i stand til at skabe en ny Big Bang, når vi på et tidspunkt i rummet har samlet en enorm mængde energi, der overskrider en bestemt kritisk grænse. Ifølge hans beregninger kunne fremtidens rumingeniører tage en usynlig knivspids - kun et par hundrededele af et milligram - og kondensere det i en sådan grad, at energien i denne koagel vil være 1015 gigalektronvolt. Et lille sort hul vil dannes, som vil begynde at ekspandere eksponentielt. Dette vil skabe et "datterunivers" med sin egen rumtid, der hurtigt adskilles fra vores univers.
… Der er mange fantastiske ting i Big Bangs natur. Men gyldigheden af denne teori bevises ved en række naturfænomener. Disse inkluderer den observerede udvidelse af universet, billedet af fordelingen af kemiske elementer såvel som den kosmiske baggrundsstråling, der kaldes "relikvien fra Big Bang".
Før Big Bang?
Verden eksisterer ikke for evigt. Det har sin oprindelse i Big Bangs flammer. Dog var dette et unikt fænomen i verdenshistorien? Eller en tilbagevendende begivenhed som fødsel af stjerner og planeter? Hvad hvis Big Bang bare er en fase af overgang fra en tilstand af evighed til en anden?
Mange fysikere siger, at der oprindeligt var noget og ikke noget. Måske blev vores univers - som andre - født af et elementært kvantevakuum. Men uanset hvor "minimal enkel" sådan tilstand er - og fysiklovene tillader ikke at eksistere mindre end et kvantevakuum - kan det ikke kaldes "Intet".
Måske er universet, vi ser, bare en anden evig tilstand? Og det bisarre arrangement af galakser og galakse klynger - noget som et krystalgitter, som i den n-dimensionelle verden, der eksisterede før fødslen af vores univers, havde en helt anden struktur, og som muligvis var forudsagt af den "formel for alt", som Einstein ledte efter? Og vil det blive fundet i de kommende årtier? Videnskabsmænd kiggede intenst gennem muren til det ukendte, der har indhegnet vores univers og forsøgte at forstå, hvad der skete et øjeblik før, ifølge vores sædvanlige ideer var der absolut intet. Hvilke former for det evige kosmos kan man forestille sig ved at give tid og rum de kvaliteter, der er tænkelige i vores univers?
Nogle af de mest lovende teorier, som fysikere forsøger at skubbe en hel evighed ind på, er måske teorien om kvantegeometri, kvantespinddynamik eller kvantetyngdekraft. De største bidrag til deres udvikling blev ydet af Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin og Thomas Thiemann. Alle disse er de mest komplekse fysiske konstruktioner, hele paladser opført ud fra formler og hypoteser, bare for at skjule gennembrudet skjult i deres dybde og mørke, tid og rums enestående.
Singularitetens æra
De nye teoriers rundkørselsveje tvinger os til at træde over de tilsyneladende indlysende sandheder. Så i kvantegeometri bryder rum og tid, der tidligere var uendeligt fragmenteret, pludselig ind i separate øer - dele, kvanta, mindre end som der ikke er noget. Alle entalpunkter kan indlejres i disse "stenblokke". Rumtiden bliver til en sammenvævning af en-dimensionelle strukturer - et "netværk af spins", det vil sige, det bliver en diskret struktur, en slags kæde, vævet fra separate links.
Volumen for den mindste mulige pladssløjfe er kun 10-99 kubikcentimeter. Denne værdi er så lille, at der i en kubikcentimeter er meget mere kvanta plads end de samme kubikcentimeter i universet, som vi observerer (dens volumen er 1085 centimeter i en terning). Der er intet inde i pladsens kvanta, ingen energi, ligegyldigt - ligesom inden i et matematisk punkt - pr. Definition - der er ingen trekant eller icosahedron. Men hvis vi anvender hypotesen "submikroskopisk væv i universet" til at beskrive Big Bang, får vi fantastiske resultater, som Abei Ashtekar og Martin Bojovald fra University of Pennsylvania har vist.
Hvis vi erstatter differentialligningerne i standardteorien om kosmologi, der antager en kontinuerlig strøm af rum, med andre differentialligninger, der følger af teorien om kvantegeometri, forsvinder den mystiske singularitet. Fysik slutter ikke, hvor Big Bang begynder - dette er den første opmuntrende konklusion af kosmologer, der nægtede at acceptere egenskaberne ved universet, som vi ser som den ultimative sandhed.
I teorien om kvantetyngdekraft antages det, at vores univers (som alle andre) blev født i som et resultat af en tilfældig udsving i kvantevakuumet - et globalt makroskopisk miljø, hvor der ikke var tid. Hver gang der vises en udsving i en bestemt størrelse i et kvantevakuum, fødes et nyt univers. Det “forgrener sig” fra det homogene miljø, hvori det blev dannet, og begynder sit eget liv. Nu har hun sin egen historie, sit eget rum, sin egen tid, sin egen pil.
I moderne fysik er der skabt et antal teorier, der viser, hvordan fra et evigt eksisterende miljø, hvor der ikke er nogen Macrotime, men på nogle punkter, hvor dens mikrotid flyder, kan en sådan enorm verden opstå, som vores.
F.eks. Antyder fysikerne Gabriele Veneziano og Maurizio Gasperini fra Italien inden for rammerne af strengteori, at det såkaldte "strengvakuum" oprindeligt eksisterede. Tilfældige kvanteudsving i det førte til det faktum, at energidensiteten nåede en kritisk værdi, og dette forårsagede et lokalt sammenbrud. Som endte med fødslen af vores univers fra et vakuum.
Inden for rammerne af teorien om kvantegeometri viste Abei Ashtekar og Martin Bojovald, at rum og tid kan opstå fra mere primitive grundlæggende strukturer, nemlig "spin-netværk".
Eckhard Rebhan fra University of Düsseldorf og - uafhængigt af ham - George Ellis og Roy Maartens fra University of Cape Town udvikler ideen om et "statisk univers", som allerede blev overvejet af Albert Einstein og den britiske astronom Arthur Eddington. I deres søgen efter at undgå virkningerne af kvantetyngdekraft kom Rebhan og hans kolleger med et sfærisk rum, der sidder midt i et evigt tomrum (eller, hvis du foretrækker det, tom evighed), hvor der ikke er tid. På grund af en vis ustabilitet udvikles en inflationær proces her, som fører til en varm Big Bang.
Naturligvis er de listede modeller spekulative, men de svarer grundlæggende til det moderne udviklingsniveau for fysik og resultaterne af astronomiske observationer i de sidste par årtier. Under alle omstændigheder er en ting klar. Big Bang var mere en almindelig, naturlig begivenhed og ikke en slags.
Vil denne slags teori hjælpe os med at forstå, hvad der kunne være sket før Big Bang? Hvis universet blev født, hvad fødte det derpå? Hvor vises dets "genetiske aftryk" fra dens forælder i moderne kosmologiske teorier? 2005 - For eksempel offentliggjorde Abei Ashtekar resultaterne af hans nye beregninger (Tomasz Pavlovsky og Paramprit Singh var med til at gøre dem). Fra dem var det tydeligt, at hvis de oprindelige lokaler er korrekte, så eksisterede den samme rumtid før Big Bang som efter denne begivenhed. Vores universes fysik, som i et spejl, blev afspejlet i fysikken i den anden verden. I disse beregninger skar Big Bang ligesom en spejlskærm gennem evigheden og placerer ved siden af den uforenelige natur og dens reflektion. Og hvad er ægthed her, hvad er et spøgelse?
Det eneste, der kan ses "fra den anden side af spejlglaset" er, at universet ikke ekspanderede på det tidspunkt, men var ved at trække sig sammen. Big Bang blev punktet for dens sammenbrud. I det øjeblik blev rum og tid afbrudt et øjeblik for at blive reflekteret igen - for at fortsætte - at rejse sig som en Phoenix i den verden, vi kender, det univers, som vi måler ud med vores formler, koder og tal. Universet har bogstaveligt talt vendt sig ud og ud, som en handske eller en skjorte, og har konstant ekspanderet siden. Big Bang var ifølge Ashtekar ikke "oprettelsen af hele universet fra intet", men var kun en overgang fra en dynamisk form for evighed til en anden. Måske gennemgår universet en uendelig række "big bangs", og disse titusinder af milliarder (eller hvad som helst) af år, der adskiller dets separate faser, er kun perioder af den "kosmiske sinus"i henhold til de love, som universet lever i?
Anbefales til visning: "Hvem skabte universet? Big Bang - en vigtig videnskabelig forklaring: Alle argumenter"
A. Volkov