Mūsų Visata atsirado prieš 13,7 milijardo metų, ją sukūrė Didysis sprogimas, ir kelioms kartoms mokslininkai bandė suprasti šį reiškinį.
XX amžiaus 20-ojo dešimtmečio pabaigoje Edvinas Hablas atrado, kad visos galaktikos, kurias mes matome išsibarstę - kaip granatos fragmentai po sprogimo, tuo pačiu metu belgų astronomas ir teologas Georges Lemaitre iškėlė savo hipotezę (1931 m. Ji buvo paskelbta „Gamtos“puslapiuose).). Jis mano, kad Visatos istorija prasidėjo nuo „pirminio atomo“sprogimo ir tai davė pradžią laikui, erdvei ir materijai (anksčiau, 1920 m. Pradžioje, sovietų mokslininkas Aleksandras Fridmanas, analizuodamas Einšteino lygtis, taip pat priėjo prie išvados, kad „Visata buvo sukurta iš taško“ir tai užtruko „dešimtis milijardų įprastų mūsų metų“).
- „Salik.biz“
Iš pradžių astronomai karštai atmetė Belgijos teologo samprotavimus. Nes Didžiojo sprogimo teorija buvo puikiai derinama su krikščionių tikėjimu į Dievą Kūrėją. Per du šimtmečius mokslininkai slopino bet kokio pobūdžio religinių spekuliacijų apie „visų pradų pradžią“įsiskverbimą į mokslą. Ir dabar Dievas, išmestas iš gamtos po išmatuoto Niutono mechanikų ratų pasukimo, netikėtai sugrįžta. Jis ateina Didžiojo sprogimo liepsnose, ir sunku pagalvoti apie triumfuojančią jo išvaizdos nuotrauką.
Tačiau problema buvo ne tik teologijoje - Didysis sprogimas nepakluso tiksliųjų mokslų dėsniams. Pats svarbiausias Visatos istorijos momentas buvo nesuvokiamas. Šiame pavieniame (ypatingame) taške, esančiame erdvės-laiko ašyje, bendroji reliatyvumo teorija nustojo veikti, nes slėgis, temperatūra, energijos tankis ir erdvės kreivumas puolė iki begalybės, tai yra, jie prarado visą fizinę prasmę. Šiuo metu visos šios sekundės, metrai ir astronominiai vienetai išnyko, pavirto ne į nulį, o į neigiamas reikšmes, o į visišką jų nebuvimą, į absoliučią beprasmybę. Šis punktas yra spraga, kurios negalima įveikti logikos ar matematikos kabose, skylė laike ir erdvėje.
Tik septintojo dešimtmečio pabaigoje Rogeris Penrose'as ir Stephenas Hawkingas įtikinamai parodė, kad pagal Einsteino teoriją Didžiojo sprogimo išskirtinumas yra neišvengiamas. Tačiau tai negalėjo palengvinti teoretikų darbo. Kaip apibūdinti Didįjį sprogimą? Kokia, pavyzdžiui, buvo šio įvykio priežastis? Galų gale, jei prieš jį iš viso nebuvo laiko, tada, atrodo, nebuvo jokios priežasties, kuri jį pagimdė.
Kaip mes dabar suprantame, norint sukurti išsamią Didžiojo sprogimo teoriją, reikia Einsteino doktriną, apibūdinančią erdvę ir laiką, susieti su kvantų teorija, nagrinėjančia elementarias daleles ir jų sąveiką. Tikriausiai gali prireikti daugiau nei vieno dešimtmečio, kol tai bus įmanoma padaryti ir išvesti vieną „visatos formulę“.
O kur, pavyzdžiui, galėtų atsirasti milžiniškas energijos kiekis, kuris paskatino neįtikėtinos galios sprogimą? Galbūt ją paveldėjo mūsų visata iš savo pirmtakės, kuri sugriuvo į išskirtinį tašką? Tačiau kur ji tai gavo? O gal energija buvo pilama į pirmapradį vakuumą, iš kurio mūsų Visata išslydo kaip „putų burbulas“? O gal vyresniosios kartos visatos energiją perduoda jaunosios kartos visatoms per juodąsias skylutes - tas išskirtines vietas - kurių gelmėse, galbūt, gimsta nauji pasauliai, kurių niekada neišvysime? Kad ir kaip būtų, Visata tokiuose modeliuose pasirodo kaip „atvira sistema“, kuri nevisiškai atitinka „klasikinį“Didžiojo sprogimo paveikslą: „Nebuvo nieko, ir staiga Visata gimė“.
Visata formavimosi metu buvo nepaprastai tanki ir karšta.
Reklaminis vaizdo įrašas:
O gal, pasak kai kurių tyrinėtojų, mūsų Visatoje apskritai … nėra energijos, arba, veikiau, visa jos energija yra lygi nuliui? Teigiama materijos skleidžiama radiacijos energija yra uždedama ant neigiamos gravitacijos energijos. Pliusas ir minusas suteikia nulį. Atrodo, kad šis liūdnai pagarsėjęs „0“yra raktas norint suprasti Didžiojo sprogimo prigimtį. Iš jo - iš „nulio“, iš „nieko“- viskas akimirksniu gimė. Atsitiktinai. Spontaniškai. Tiesiog. Nežymus nukrypimas nuo 0 sukėlė visuotinę įvykių laviną. Galima palyginti ir tokį: akmeninis rutulys, balansuojantis ant kažkokios Chomolungma viršaus kaip plonas kaip smaigalys, staiga pasisuko ir nuriedėjo žemyn, sukurdamas „įvykių laviną“.
1973 m. - fizikas Edwardas Trionas iš Amerikos bandė apibūdinti mūsų visatos gimimo procesą, naudodamasis Heisenbergo neapibrėžtumo principu, kuris yra vienas iš kvantų teorijos pagrindų. Remiantis šiuo principu, kuo tiksliau, pavyzdžiui, matuojame energiją, tuo neaiškus laikas tampa. Taigi, jei energija yra griežtai lygi nuliui, tada laikas gali būti savavališkai ilgas. Toks didelis, kad anksčiau ar vėliau atsiras svyravimai kvantiniame vakuume, iš kurio turi gimti Visata. Tai lems spartų kosmoso augimą, atrodytų, nieko iš jo. „Tiesiog tai, kad kartais gimsta visatos, viskas ir yra“, - taip tiesiog Trionas paaiškino Didžiojo sprogimo aplinkybes. Tai buvo didelis atsitiktinis sprogimas. Tai viskas.
Ar gali vėl įvykti didysis sprogimas?
Kaip bebūtų keista, taip. Mes gyvename visatoje, kuri vis dar gali duoti vaisių ir pagimdyti naujus pasaulius. Buvo sukurti keli modeliai, apibūdinantys ateities „didelius kirpčiukus“.
Kodėl, pavyzdžiui, tame pačiame vakuume, kuris pagimdė mūsų Visatą, neatsiranda naujų svyravimų? Galbūt per tuos 13,7 milijardo metų šalia mūsų visatos atsirado nesuskaičiuojamas pasaulių rinkinys, kuris niekaip neliečia vienas kito. Jie turi skirtingus gamtos dėsnius, yra skirtingos fizinės konstantos. Daugelyje šių pasaulių gyvenimas niekada negalėjo atsirasti. Daugelis jų miršta iškart, žlunga. Bet kai kuriose Visatose - visiškai atsitiktinai! - yra sąlygų, kuriomis gyvybė gali kilti.
Bet esmė ne tik vakuume, kuris išlieka prieš „visų laikų ir tautų“pradžią. Ateities pasaulių svyravimai taip pat gali atsirasti vakuume, kuris yra pasklidęs mūsų Visatoje - tiksliau, tamsiąja energija, kuri ją užpildo. Tokį „atsinaujinančios Visatos“modelį sukūrė amerikiečių kosmologas, Sovietų Sąjungos gimtasis Aleksandras Vilenkinas. Šie nauji „dideli kirpčiukai“mums negresia. Jie nesunaikins Visatos struktūros, nesudegins jos iki pelenų, o tik sukurs naują erdvę, esančią už mūsų stebėjimo ir supratimo ribų. Ko gero, tokie „sprogimai“, žymintys naujų pasaulių gimimą, įvyksta daugybės juodųjų skylių, esančių taške, gylyje, mano amerikiečių astrofizikas Lee Smolinas.
Kitas Vakaruose gyvenantis SSRS tautietis, kosmologas Andrejus Linde mano, kad mes patys esame pajėgūs sukurti naują „Didįjį sprogimą“, tam tikru metu kosmose surinkę didžiulį energijos kiekį, viršijantį tam tikrą kritinę ribą. Remiantis jo skaičiavimais, ateities kosmoso inžinieriai galėjo paimti nematomą žiupsnelį materijos - tik keletą šimtų miligramų šimtų dalių - ir sutirštinti jį tokiu mastu, kad šio krešulio energija būtų 1015 gigavoltų. Susidarys maža juodoji skylė, kuri pradės eksponentiškai plėstis. Tai sukurs „dukterinę visatą“su savo erdvės laiku, greitai atsiskiriančia nuo mūsų visatos.
… Didžiojo sprogimo gamtoje yra daug fantastinių dalykų. Tačiau šios teorijos pagrįstumą įrodo daugybė gamtos reiškinių. Tai apima stebėtą Visatos plėtimąsi, cheminių elementų pasiskirstymo paveikslą, taip pat kosminę foninę radiaciją, kuri vadinama „Didžiojo sprogimo relikvija“.
Prieš Didįjį sprogimą?
Pasaulis neegzistuoja amžinai. Jis atsirado didžiojo sprogimo liepsnose. Vis dėlto ar tai buvo unikalus reiškinys kosmoso istorijoje? Arba pasikartojantis įvykis, pavyzdžiui, žvaigždžių ir planetų gimimas? Ką daryti, jei Didysis sprogimas yra tik perėjimo iš vienos amžinybės būsenos į kitą fazė?
Daugelis fizikų teigia, kad iš pradžių buvo kažkas, o ne nieko. Galbūt mūsų visata - kaip ir kitos - gimė iš elementarių kvantinių vakuumų. Bet kad ir kokia „minimaliai paprasta“tokia būsena būtų - ir mažesnė už kvantinį vakuumą, fizikos įstatymai neleidžia - jos negalima pavadinti „nieko“.
Galbūt Visata, kurią mes matome, yra tik dar viena apibendrinta Amžinybės būsena? O keistas galaktikų ir galaktikų klasterių išdėstymas - kažkas panašaus į krištolo gardelę, kuri n-matmenų pasaulyje, egzistavusiame prieš mūsų Visatos gimimą, turėjo visiškai kitokią struktūrą ir kurį galbūt numatė „visko formulė“, ko ieškojo Einšteinas? Ir ar ji bus rasta artimiausiais dešimtmečiais? Mokslininkai intensyviai žvalgosi į mūsų visatos atitvėrusią nežinomos sienos sieną, bandydami suprasti, kas nutiko akimirką anksčiau, pagal įprastas mūsų idėjas nebuvo visiškai nieko. Kokias amžinojo kosmoso formas galima įsivaizduoti, apdovanojant laiką ir erdvę tomis savybėmis, kurių mūsų visatoje neįmanoma įsivaizduoti?
Kai kurios perspektyviausios teorijos, kurias fizikai bando įsprausti į visą Amžinybę, yra galbūt kvantinės geometrijos teorija, kvantinės nugaros dinamika ar kvantinė gravitacija. Didžiausią indėlį į jų vystymąsi padarė Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin ir Thomas Thiemann. Visa tai yra sudėtingiausios fizinės konstrukcijos, iš formulių ir hipotezių pastatyti ištisi rūmai, skirti tik paslėpti jų gelmėje ir tamsoje paslėptą proveržį, laiko ir erdvės išskirtinumą.
Išskirtinumo era
Nauji teorijų apvalūs keliai verčia mus žengti per akivaizdžiai akivaizdžias tiesas. Taigi kvantinėje geometrijoje erdvė ir laikas, anksčiau be galo suskaidyti, staiga suskaido į atskiras salas - porcijas, kvantus, mažesnius už kuriuos nėra nieko. Į šiuos „riedulius“galima įterpti visus išskirtinius taškus. Pats erdvės laikas virsta vienmačių struktūrų susipynimu - „sukinių tinklu“, tai yra, jis tampa atskira struktūra, tam tikra grandine, austa iš atskirų ryšių.
Mažiausios įmanomos erdvės kilpos tūris yra tik 10–99 kubiniai centimetrai. Ši reikšmė yra tokia maža, kad viename kubiniame centimetre yra kur kas daugiau erdvės kvantų nei tuose pačiuose kubiniuose centimetruose Visatoje, kurią mes stebime (jos tūris yra 1085 centimetrai kube). Kosmoso kvanto viduje nėra nieko, nėra energijos, nesvarbu - kaip ir matematiniame taške - pagal apibrėžimą nėra trikampio ar ikosaedrio. Bet jei taikytume hipotezę „submikroskopinis Visatos audinys“, apibūdindami Didįjį sprogimą, gauname nuostabių rezultatų, kaip parodė Abei Ashtekar ir Martin Bojovald iš Pensilvanijos universiteto.
Jei pakeisime diferencialines lygtis standartinėje kosmologijos teorijoje, kurioje numatomas nuolatinis erdvės srautas, kitomis diferencialinėmis lygtimis, išplaukiančiomis iš kvantinės geometrijos teorijos, tada paslaptingasis išskirtinumas dingsta. Fizika nesibaigia ten, kur prasideda Didysis sprogimas - tai yra pirmoji drąsinanti kosmologų, kurie atsisakė priimti visatos savybes, kurias mes matome kaip aukščiausią tiesą, išvada.
Kvantinės gravitacijos teorijoje daroma prielaida, kad mūsų Visata (kaip ir visos kitos) gimė atsitiktinio kvantinio vakuumo svyravimo metu - globalioje makroskopinėje aplinkoje, kurioje nebuvo laiko. Kiekvieną kartą, kai kvantiniame vakuume atsiranda tam tikro dydžio svyravimas, gimsta nauja visata. Jis „išsišakoja“iš vienalytės aplinkos, kurioje buvo suformuotas, ir pradeda savo gyvenimą. Dabar ji turi savo istoriją, savo erdvę, savo laiką, savo laiko strėlę.
Šiuolaikinėje fizikoje buvo sukurta nemažai teorijų, parodančių, kaip iš amžinai egzistuojančios aplinkos, kurioje nėra makrolaiko, bet kai kuriais momentais teka jo mikro laikas, gali atsirasti toks didžiulis pasaulis, koks yra mūsų.
Pavyzdžiui, fizikai Gabriele Veneziano ir Maurizio Gasperini iš Italijos, remdamiesi stygų teorija, siūlo manyti, kad iš pradžių egzistavo vadinamasis „stygų vakuumas“. Atsitiktiniai kvantiniai svyravimai jame lėmė, kad energijos tankis pasiekė kritinę vertę, ir tai sukėlė vietinį griūtį. Kuris pasibaigė mūsų visatos gimimu iš vakuumo.
Abei Ashtekaras ir Martinas Bojovaldas, remdamiesi kvantinės geometrijos teorija, parodė, kad erdvė ir laikas gali atsirasti dėl primityvesnių pagrindinių struktūrų, būtent „sukinio tinklų“.
Eckhardas Rebhanas iš Diuseldorfo universiteto ir - nepriklausomai nuo jo - George'as Ellisas ir Roy Maartensas iš Keiptauno universiteto plėtoja „statinės visatos“idėją, kurią jau svarstė Albertas Einšteinas ir britų astronomas Arthur Eddington. Siekdami atsisakyti kvantinės gravitacijos padarinių, Rebhanas ir jo kolegos išrado sferinę erdvę amžinosios tuštumos (arba, jei norite, tuščios amžinybės) viduryje, kur nėra laiko. Dėl tam tikro nestabilumo čia vystosi infliacijos procesas, dėl kurio kyla karštasis Didysis sprogimas.
Žinoma, išvardyti modeliai yra spekuliaciniai, tačiau jie iš esmės atitinka šiuolaikinį fizikos išsivystymo lygį ir pastarųjų kelių dešimtmečių astronominių stebėjimų rezultatus. Bet kokiu atveju aišku viena. Didysis sprogimas buvo labiau įprastas, natūralus, o ne savotiškas įvykis.
Ar tokia teorija padės mums suprasti, kas galėjo nutikti prieš Didįjį sprogimą? Jei visata gimė, kas ją pagimdė? Kur „tėvo genetinis įspaudas“atsiranda šiuolaikinėse kosmologijos teorijose? 2005 m., Pavyzdžiui, Abei Ashtekar paskelbė savo naujų skaičiavimų rezultatus (juos atlikti padėjo Tomaszas Pavlovskis ir Parampritas Singhas). Iš jų buvo aišku, kad jei pradinės patalpos yra teisingos, tada prieš Didįjį sprogimą egzistavo tas pats erdvės laikas, kaip ir po šio įvykio. Mūsų visatos fizika, tarsi veidrodyje, atsispindėjo kito pasaulio fizikoje. Šiais skaičiavimais Didysis sprogimas tarsi veidrodinis ekranas perpjauna Amžinybę, pastatydamas šalia nesuderinamą - gamtą ir jos atspindį. O kas čia yra autentiškumas, kas yra vaiduoklis?
Vienintelis dalykas, kurį galima pamatyti „iš kitos veidrodžio stiklo pusės“, yra tai, kad Visata tuo metu nesiplėtė, o traukėsi. Didysis sprogimas tapo jo žlugimo tašku. Šią akimirką erdvė ir laikas akimirkai sustojo, kad vėl atsispindėtų - tęstųsi - iškiltų kaip feniksas pasaulyje, kurį pažįstame, tą visatą, kurią mes išmatuojame savo formulėmis, kodais ir skaičiais. Visata tiesiogine prasme pasuko į išorę kaip pirštinė ar marškinėliai ir nuo to laiko nuolat plečiasi. Didysis sprogimas, anot Ashtekar, nebuvo „visos Visatos sukūrimas iš nieko“, o buvo tik perėjimas iš vienos dinamiškos amžinybės formos į kitą. Galbūt Visata išgyvena nesibaigiantį „didžiųjų sprogimų“ciklą, o šios dešimtys milijardų (ar bet kokių) metų, atskiriančių jos atskiras fazes, yra tik „kosminio sinusoido“laikotarpiai.pagal įstatymus, iš kurių gyvena Visata?
Rekomenduojama žiūrėti: „Kas sukūrė Visatą? Didysis sprogimas - svarbus mokslinis paaiškinimas: visi argumentai“
A. Volkovas