Visatos atsiradimo teorijos. Kiek yra Visatos atsiradimo teorijų? Didžiojo sprogimo teorija: Visatos kilmė

Viename iš ankstesnių „Vaivorykštės“ numerių jau pateikėme medžiagą iš „Andromedos ūko“ galaktikos hierarcho Chamakhi, kur jis kalbėjo apie tai, kas yra tamsioji medžiaga, iš kur ji kyla ir kodėl ji pavojinga.

Ši medžiaga sulaukė atsiliepimų tarp mūsų skaitytojų, įskaitant tuos, kurie profesionaliai užsiima fizika.

Jie uždavė keletą klausimų. Kai kuriuos iš jų atsako asmuo, kuris susisiekė su mumis Chamahi.

Kaip manote, koks yra Visatos krešėjimo mechanizmas? Kokia jo paleidimo priežastis? Kokios jėgos čia dalyvauja?

Turiu pasakyti, kad mūsų Visata nėra vienintelė tokia. Tokių visatų yra daug.

Visatos būna įvairių tipų, kaip ir galaktikos.

Mūsų Visata yra spiralinio tipo. Ir jis turi palyginti mažą amžių begalybės mastu.

Amžius skaičiuojamas manvantaruose. Tai yra, Visatos žlugimo ir atsiskleidimo laikotarpiais. Griūtis ir atsiskleisti su Didžiuoju sprogimu būdinga tik tokioms spiralinėms visatoms kaip mūsų.

Mūsų kiaušinio formos Visatos centre yra singuliarumo taškas. Atrodo, kad tai supermilžinė juodoji skylė. Jame yra dematerializuotas vakuumas, kondensuotas iki 6666 medžiagos atominės masės, jei ši medžiaga būtų Mendelejevo periodinėje lentelėje.

Visa šios medžiagos masė telpa į vieną superatomą. Šis superatomas yra pats singuliarumo taškas.

Singuliarumo taške nėra laiko. Jis lygus nuliui. Visa materija, einanti per šią būseną, įgauna Mobius kilpos formą.

Iš esmės Visata yra daugiamatė Mobiuso kilpa, o jos sulankstymo taškas yra singuliarumo taškas.

Esmė nėra statiška. Materija joje juda visą laiką. Jį sugeria itin sunki masė, t.y., tarsi Mobius kilpa būtų apversta aukštyn kojomis.

Tuo pačiu didėja singuliarumo taško masė.

Kai šis superatomas pasiekia 9998 masę, tai reiškia, kad viena Mobius kilpos dalis visiškai išsisuko ir sutapo su antrąja kilpos dalimi.

Šiuo metu visa materija šioje kilpos dalyje buvo sugerta juodosios singuliarumo skylės.

Ir tam tikras pranašumas atsiranda tada, kai singuliarumo taškas ir toliau traukia vakuumą per inerciją. Elementas pasiekia 9999 masę.

Šiuo metu įvyksta Didysis materijos sprogimas. Bet į kitą dimensiją. Jis plečiasi, kol visiškai pasireiškia.

Tada vėl prasidės singuliarumo taško griūtis ir masės kaupimasis, kad vėl visa tai įtrauktų į save ir vėl išmestų Didžiojo sprogimo pagalba į erdvės dimensiją, iš kurios ji atėjo prieš griuvimą. Tai yra, Visata pulsuoja. Atrodo, kad materija traukiama per singuliarumo tašką pirmiausia viena kryptimi, paskui kita.

Vienu atveju tai – Didysis sprogimas, kitu – Didysis žlugimas.

Tai yra, tai vyksta vienu metu, tačiau stebėtojui vienoje Mobius kilpos dalyje tai, kas vyksta, atrodys kaip žlugimas, o stebėtojui kitoje Mobius kilpos dalyje, kitoje singuliarumo taško pusėje. atrodo kaip Didysis sprogimas ir Visatos plėtimasis.

Toje Mobius kilpos dalyje, kurioje įvyksta kolapsas, šalia singuliarumo taško, vyksta kolosalus energijų ir materijos kondensatas.

Bet pirmiausia ten krenta žemo dažnio sunkioji energija, kuri apima neigiamas mintis apie įvairias tamsias esybes ir būtybes.

Dideliais kiekiais šios sutirštintos energijos atsiranda sąmonė, tiksliau, antisąmonė. Ji nenori būti apdorojama singuliarumo taške (juodojoje skylėje) ir paversta Didžiojo sprogimo šviesa. Todėl ji deda visas pastangas, kad į singuliarumo skyles vietoj savęs įmestų visą kitą materiją ir sąmonę, dvasias ir esybes.

Tamsiajai sąmonei naudinga, kad Visata nuolat sprogsta ir griūva, todėl kaskart viskas joje prasideda iš naujo. Tai, kad mūsų Visata nuolat griūva ir sprogsta, nėra normalu. Tai liga, kurią sukelia susikaupusios neigiamos energijos švaistymas pasaulių singuliarumo taško srityje.

– Koks mechanizmas sukuria smūginę bangą Didžiojo sprogimo metu? Ar jį kuriant dalyvauja vakuuminės dalelės?

Didysis sprogimas yra branduolinis sprogimas. Tik šiuo atveju naudojamas ne uranas ar plutonis, o sunkiausias superelementas 9999.

Pats šio elemento egzistavimas sukuria aplink save absoliutų vakuumą, kuriame erdvė ir laikas yra sujungti ir lygūs nuliui.

Didysis sprogimas yra vakuuminė bomba. Ją lydi materijos išleidimas į vakuumą iš paralelinio pasaulio (kitos Mobius-erdvės-laiko kilpos dalis, nematoma šiame pasaulyje). O tiksliau išmušant šį reikalą iš vakuuminių struktūrų.

Nokautas įvyksta didėjančia, geometrine progresija. Bet pagal informacijos matricas-programas, pateiktas vakuume.

Tai reiškia, kad atsiranda nevienalytė medžiaga, įvairūs elementai, molekulės, elementarios dalelės. Jie atsiranda vienu metu ir pradeda stumti vienas kitą, atsiranda smūgio banga.

Vakuumas yra erdvė-laikas. Fizinės materijos atsiradimo metu atsiranda fizinės kūnų masės, o kartu ir atsiranda, tai yra nustoja būti nuliu.

Šis procesas vakuume sukuria bangą, kurią galima stebėti kaip smūgio bangą iš Didžiojo sprogimo.

– Koks yra tamsiosios medžiagos dalelių atominių svorių diapazonas? Tie, kurie liko po Didžiojo sprogimo?

Tamsioji medžiaga susideda iš sunkiausių elementų, ypač radioaktyvių. Iš esmės tai yra elementas (Žemės mokslui nežinomas), kurio atominė masė yra 6666.

Šis elementas yra juodųjų skylių šerdyje. Laisvoje, nesugriuvusioje būsenoje vyksta šio elemento pusėjimo procesas ir gaunami mažiau sunkūs elementai iš šešių tūkstančių serijos.

Visi jie yra vadinamosios tamsiosios materijos dalis.

Tamsioji medžiaga susideda iš elementų, kurių atominė masė yra nuo 1000 iki 6666! Kai atsiranda elementas, sunkesnis nei 6666, prasideda Visatos žlugimo procesas.

Ar astronautai ir erdvėlaiviai yra apsaugoti nuo tamsiosios medžiagos dalelių? Koks yra tokios apsaugos principas?

Apsauga nuo tamsiosios materijos, kaip suprantama Žemėje, neegzistuoja. Elemento 6666 spinduliuotė sušaldo bet kokius fiziškai egzistuojančius materialius kūnus į vakuumines struktūras ir suskaido į elementarias daleles. Todėl, norėdamos apsisaugoti nuo didžiulių tamsiosios materijos masių įtakos Kosmose, labai išsivysčiusios civilizacijos naudoja teleportaciją, tai yra, kai erdvėlaivis savo kelyje susiduria su didžiule tamsiosios materijos mase, ji yra valdoma dematerializuojama ir perduodama informacija. susidaro už tamsiosios medžiagos srities ir vėl ten materializuojasi.

Tamsiosios materijos mases galite įveikti keisdami savo vibracijų dažnį, tai yra, pereidami į lygiagrečią egzistencijos plokštumą ir tada grįždami atgal.

Tai atrodys kaip dematerializacija ir atsiradimas kitoje vietoje, tai yra teleportacija.

Jei įmanoma grįžti į teleportacijos tašką anksčiau, nei tai įvyksta, tai ar visi nauji įvykiai nebus senųjų pasikartojimas?

Gali būti arba nebūti, priklausomai nuo to, kurioje įvykių serijoje atsiduriate.

Kiekvienas įvykęs įvykis turi trilijonus trilijonų variacijų ir visos jos įrašytos į vakuumines struktūras.

Be to, daugelis jų vienu metu gali pasireikšti skirtingose ​​lygiagrečiose egzistencijos plotmėse.

Įvykių pasireiškimo tipas priklausys nuo to, kurioje plotmėje ir kaip atsidursite.

Mūsų fizikai nežino, ar vakuuminių dalelių tankis mūsų Visatos pakraštyje yra mažas ar didelis? Ar užtikrinama, kad jos ribose nebūtų medžiagos, vakuuminių dalelių ir fotonų nutekėjimo?

Reikia pasakyti, kad pats „vakuuminės dalelės“ apibrėžimas yra neteisingas. Vakuumas yra nepasireiškusi materija. O dalelė rodo materijos pasireiškimą.

Vakuumas negali būti retesnis. Vakuumu vadinu tik absoliutų erdvės ir laiko nulį.

Visi kiti jūsų mokslui žinomi vakuumo etapai yra absoliutus vakuumas, pagardintas skirtingu pasireiškusių dalelių skaičiumi.

Visata yra burbulas, ant kurio plėvelės yra visi matomi fiziniai objektai, visa pasireiškianti medžiaga. Plėvelės viduje yra absoliutus vakuumas, o už plėvelės – tas pats.

Yra daugybė tokių visatų, kaip mūsų, pagal žemiečių standartus.

Visi jie yra burbulai, kabantys ir besisukantys absoliučiame tarpuniversalinės erdvės vakuume.

Todėl Visatai kaip tokiai ribų nėra. Tačiau medžiaga iš vieno burbulo plėvelės gali tekėti ant kito burbulo plėvelės, jei jos liečiasi.

Sąlyčio taške turėtų atsirasti singuliarumo sritis, kuri yra juodoji skylė vienai Visatai, o balta skylė kitai.

– Kas suteikia gravitaciją, vakuumines daleles ar smulkesnę medžiagą? Koks šio proceso mechanizmas?

Gravitacija atsiranda tada, kai atsiranda pasireiškusios medžiagos masė, kai tik iš vakuuminių struktūrų atsiranda dalelė, ji pradeda turėti masę. Tai reiškia, kad jis pradeda lenkti aplink save esančias vakuumines konstrukcijas ir jas deformuoti.

Šiuo metu atsiranda gravitacija arba lengvesnių dalelių riedėjimas link sunkesnių išilgai lenktų vakuuminių konstrukcijų.

– Ar kartu su gravitacija egzistuoja ir antigravitacija? Iš ko jis sukurtas?

Antigravitacija gali būti vadinama dalelių atstūmimu viena nuo kitos. Tai atsiranda, kai viena iš dalelių turi vieną vibracijos dažnį, o kita - kitą. Tai yra, jie yra tarsi paraleliuose pasauliuose.

Būtent šis atstūmimas paaiškina, kodėl jūs nematote paralelinių pasaulių, nors galite laisvai per juos praeiti.

Nedidelis vibracijų skirtumas gali sukurti antigravitacijos ar levitacijos efektą.

Grubiu būdu šis efektas gali būti pasiektas naudojant elektromagnetinį lauką.

– Jeigu yra antigravitacija, tai kiek ji stipresnė už gravitaciją?

Antigravitacijos poveikis negali būti stipresnis ar silpnesnis už gravitaciją toms pačioms dalelių masėms. Jis bus visiškai lygus gravitacijai tarp jų, kai jie bus tame pačiame vibracijų lygyje.

Kaip pašalinama tamsioji medžiaga? Ar ji nukreipta į laisvą Visatos erdvę, ar į juodąsias skyles, kad jos būtų sugertos?

Tamsiosios medžiagos buvimas yra labai pavojingas Visatos egzistavimui. Jį turi panaudoti juodosios skylės ir pagrindinis Visatos išskirtinumo taškas.

Jei ši medžiaga gali būti visiškai panaudota arba sunkiausi atomai gali būti suskaidyti į lengvų atomų masių būseną, Visata išeina iš spiralinio vystymosi ciklo ir tampa sferine.

Tai natūralus visatų evoliucijos procesas. Bet, deja, mūsų Visata yra užkrėsta neigiamos sąmonės ar blogio virusu.

Ir šis virusas nuolat provokuoja įvairių kosminių būtybių ir būtybių, įskaitant žmones, gyvenančius jūsų planetoje, neigiamos energijos gamybą.

Visos koncentruotos neigiamos energijos ir mąstymo formos yra identiškos tamsiajai medžiagai.

Tai reiškia, kad tamsioji medžiaga mūsų Visatoje nuolat pasipildo. Be to, dėl, taip sakant, sumažėjusios šviesos medžiagos kiekio.

Tamsioji medžiaga sustabdo fotonų judėjimą ir užšaldo juos į vakuumines struktūras.

Jis sustabdo bet kokį judėjimą ir suskaido bet kokią medžiagą. Ir tada viskas virsta supersunkiais elementais.

Tamsioji medžiaga atneša Visatos mirtį, jei jos yra daug. Ir, deja, mūsų Visatoje jo skaičius didėja.

– Ar žinomos visatos, sudarytos tik iš tamsiosios materijos?

Tik tamsiosios materijos visatų nėra. Bet galaktikų yra. Tai vadinamosios tamsiosios galaktikos.

Jie susidarė iš Didžiojo sprogimo laikų tamsiosios spinduliuotės reliktų krešulių.

Šiose galaktikose gyvena tamsios žemo dažnio būtybės.

Panaši galaktika buvo šalia Paukščių Tako galaktikos.

Artimas Paukščių Tako materijos perėjimas iš juodosios galaktikos sukėlė vadinamuosius Kali jugos laikotarpius.

Visai neseniai kitų visatų ir galaktikų aukštesnės jėgos padėjo teleportuotis ištisus mūsų Visatos regionus, įskaitant Paukščių Taką, į sritis, esančias toli nuo tamsiųjų galaktikų ir tamsiosios materijos grupių.

- Ar tamsioji materija (ir tamsioji energija, jei ji egzistuoja) galėtų patekti į mūsų Visatą iš kitų?

Gal būt. Ir tai atsitinka labai dažnai.

– Mūsų fizikai (Silk), remdamiesi tamsiosios materijos tyrimais, mano, kad Visata turi 6 dimensijas. Ar taip yra?

Nr. Tai nėra teisinga. Mūsų Visatoje yra tūkstantis dimensijų. Tūkstančiojo dimensijos erdvėje yra pats Demiurgas.

– Fizikai mano, kad be tamsiosios materijos yra ir tamsioji energija. Ar ji egzistuoja? O jei yra, kas tai?

Tamsioji medžiaga ir tamsioji energija yra tas pats dalykas. Jie skiriasi tik koncentracijos laipsniu.

Labiau koncentruota medžiaga gali būti vadinama tamsiąja medžiaga, o retesnė medžiaga vakuume gali būti vadinama tamsiąja energija.

– Kodėl tokios žvaigždės kaip mūsų Saulė turi labai ryškią vainiką? Kokie fiziniai procesai dėl to kalti?

Tokiose žvaigždėse kaip Saulė iš vakuuminių struktūrų išsiskiria didelis fotonų išsiskyrimas.

Taip nutinka dėl pačios žvaigždžių struktūros. Žvaigždės veikia kaip mažos baltos skylės. Išlenktas erdvės laikas per žvaigždes apverčiamas į jūsų erdvę fotonų pavidalu.

Jūsų pasaulyje tai gali lydėti įvairios termobranduolinės reakcijos, kurias stebite Saulėje.

Tačiau fotonai visiškai atsiskleidžia ne pačiose reakcijose, ne žvaigždės šerdyje, o ties išlenktos erdvės-laiko ribos. Tai yra, kur yra karūna. Štai kodėl karūna yra tokia ryški.

– Kiek platus temperatūros diapazonas yra tinkamas protingoms būtybėms vystytis?

Protingos būtybės yra skirtingos. Jie gali egzistuoti energetinėmis, biologinėmis, mineralinėmis ir kitomis formomis.

Energetinėms būtybėms temperatūra neturi reikšmės. Apribojimai daugiausia egzistuoja tik biologiniame gyvenime.

Aukščiausia temperatūra, kurią gali atlaikyti kai kurios biologinių būtybių rūšys, yra maždaug 200–300 laipsnių Celsijaus. Apatinė riba yra 100 laipsnių Celsijaus.

Turiu omenyje kai kuriuos svetimus nežemiškus organizmus.

Kai virš Novaja Zemljos sprogo 50 megatonų vandenilinė bomba, sprogimo procesas truko 20 minučių. Matyt, kaip sakei, radioaktyvioji spinduliuotė daugėjo dalyvaujant atomams ir oro molekulėms? Jie pagamino 100 megatonų bombą, bet jos nesusprogdino. Ar jo sprogimas gali sunaikinti Žemės atmosferą? O taip pat visų rūšių biologinis gyvenimas?

Iš tiesų, per sprogimą Novaja Zemlijoje radioaktyvioji spinduliuotė padaugėjo, todėl sprogimas tęsėsi taip ilgai.

100 megatonų bombos sprogimas gali sukurti milžinišką ozono skylę, kuri iš tikrųjų lemtų daugelio rūšių mirtį. Be to, smūginė banga gali išjudinti tektonines plokštes iš jų vietų. Ir prasidėtų stiprūs vulkaniniai procesai.

– Ar kvazarai Visatos pakraštyje yra naujų galaktikų gimimo branduoliai?

Tie kvazarai, kuriuos matote Visatos pakraštyje, jums atrodo tokie, kokie buvo prieš milijardus metų, nes jų skleidžiama šviesa ateina pas jus per šiuos milijardus metų.

Tada jie iš tikrųjų buvo besiformuojančių galaktikų branduoliai. Dabar tai yra visavertės galaktikos. Ir jūs tiesiog matote nufilmuotą praeitį.

Ar mūsų Paukščių Tako galaktika ir Andromedos ūkas galėtų susitikti? Kaip tai baisu civilizacijai?

Mūsų galaktikos neturėtų susitikti. Aukštesnės jėgos to neleis. Hipotetiniame susitikime daugelis pasaulių gali žūti.

– Ar planeta Žemė tuščiavidurė ir užpildyta dujomis ar suskystintomis dujomis? O gal jis turi metalinę šerdį, pagamintą iš kieto vandenilio?

Antroji prielaida yra teisinga.

Valerija Koltsova ir Lyubov Kolosyuk

NAMO

Aplinkinio pasaulio didybė ir įvairovė gali nustebinti bet kokią vaizduotę. Visi daiktai ir objektai, supantys žmones, kitus žmones, įvairių rūšių augalai ir gyvūnai, dalelės, kurias galima pamatyti tik mikroskopu, taip pat nesuprantamos žvaigždžių spiečiai: juos visus vienija „Visatos“ sąvoka.

Visatos atsiradimo teorijas žmogus kūrė jau seniai. Nepaisant to, kad nebuvo net pagrindinės religijos ar mokslo sampratos, smalsiuose senovės žmonių protuose kilo klausimų apie pasaulio tvarkos principus ir apie žmogaus padėtį jį supančioje erdvėje. Sunku suskaičiuoti, kiek Visatos atsiradimo teorijų egzistuoja šiandien, kai kurias iš jų tiria žymūs pasaulio mokslininkai, kitos yra tiesiog fantastiškos.

Kosmologija ir jos dalykas

Šiuolaikinė kosmologija – mokslas apie Visatos sandarą ir raidą – jos kilmės klausimą laiko viena įdomiausių ir vis dar nepakankamai ištirtų paslapčių. Procesų, prisidėjusių prie žvaigždžių, galaktikų, saulės sistemų ir planetų atsiradimo, pobūdis, Visatos atsiradimo šaltinis, taip pat jos matmenys ir ribos: visa tai yra tik trumpas išnagrinėtų klausimų sąrašas šiuolaikinių mokslininkų.

Ieškant atsakymų į esminę mįslę apie pasaulio formavimąsi, šiandien yra įvairių Visatos atsiradimo, egzistavimo ir vystymosi teorijų. Specialistų, ieškančių atsakymų, statančių ir tikrinančių hipotezes, azartas pasiteisina, nes patikima Visatos gimimo teorija visai žmonijai atskleis gyvybės egzistavimo kitose sistemose ir planetose tikimybę.

Visatos atsiradimo teorijos turi mokslinių koncepcijų, individualių hipotezių, religinių mokymų, filosofinių idėjų ir mitų pobūdį. Visi jie sąlygiškai suskirstyti į dvi pagrindines kategorijas:

1. Teorijos, pagal kurias Visatą sukūrė kūrėjas. Kitaip tariant, jų esmė ta, kad Visatos kūrimo procesas buvo sąmoningas ir dvasinis veiksmas, valios apraiška.
2. Visatos atsiradimo teorijos, sukurtos remiantis moksliniais veiksniais. Jų postulatai kategoriškai atmeta ir kūrėjo egzistavimą, ir galimybę sąmoningai kurti pasaulį. Tokios hipotezės dažnai grindžiamos vadinamuoju vidutinybės principu. Jie rodo gyvybės galimybę ne tik mūsų planetoje, bet ir kitose.

Kreacionizmas – Kūrėjo sukurto pasaulio teorija

Kaip rodo pavadinimas, kreacionizmas (kūryba) yra religinė visatos atsiradimo teorija. Ši pasaulėžiūra remiasi samprata, kad visatą, planetą ir žmogų sukūrė Dievas arba Kūrėjas.

Idėja vyravo ilgą laiką, iki pat XIX amžiaus pabaigos, kai įsibėgėjo įvairių mokslo sričių (biologijos, astronomijos, fizikos) žinių kaupimo procesas, paplito evoliucijos teorija. Kreacionizmas tapo savotiška krikščionių, kurie laikosi konservatyvių pažiūrų į daromus atradimus, reakcija. Tuo metu vyraujanti idėja tik sustiprino prieštaravimus, kurie egzistavo tarp religinių ir kitų teorijų.

Kuo skiriasi mokslinės ir religinės teorijos?

Pagrindiniai įvairių kategorijų teorijų skirtumai pirmiausia slypi jų šalininkų vartojamuose terminuose. Taigi mokslinėse hipotezėse vietoj kūrėjo yra gamta, o vietoj kūrinijos – kilmė. Be to, yra problemų, kurios panašiai nagrinėjamos skirtingose ​​teorijose arba netgi visiškai dubliuojamos.

Priešingoms kategorijoms priklausančios Visatos atsiradimo teorijos skirtingai datuoja jos atsiradimą. Pavyzdžiui, pagal labiausiai paplitusią hipotezę (didžiojo sprogimo teoriją), Visata susiformavo maždaug prieš 13 mlrd.

Priešingai, religinė Visatos kilmės teorija pateikia visiškai skirtingus skaičius:

• Remiantis krikščionių šaltiniais, Dievo sukurtos Visatos amžius Jėzaus Kristaus gimimo metu buvo 3483–6984 metai.
• Induizmas rodo, kad mūsų pasaulis yra maždaug 155 trilijonų metų senumo.

Kantas ir jo kosmologinis modelis

Iki XX amžiaus dauguma mokslininkų laikėsi nuomonės, kad Visata yra begalinė. Šia savybe jie apibūdino laiką ir erdvę. Be to, jų nuomone, Visata buvo statiška ir vienalytė.

Idėją apie Visatos beribiškumą erdvėje iškėlė Isaacas Newtonas. Šią prielaidą sukūrė kažkas, sukūręs teoriją apie laiko ribų nebuvimą. Toliau tęsdamas savo teorines prielaidas, Kantas išplėtė Visatos begalybę iki galimų biologinių produktų skaičiaus. Šis postulatas reiškė, kad senovės ir didžiulio pasaulio be pabaigos ir pradžios sąlygomis gali būti nesuskaičiuojama daugybė galimų variantų, dėl kurių iš tikrųjų gali atsirasti bet kuri biologinė rūšis.

Remiantis galimu gyvybės formų atsiradimu, vėliau buvo sukurta Darvino teorija. Žvaigždėto dangaus stebėjimai ir astronomų skaičiavimų rezultatai patvirtino Kanto kosmologinį modelį.

Einšteino atspindžiai

XX amžiaus pradžioje Albertas Einšteinas paskelbė savo Visatos modelį. Pagal jo reliatyvumo teoriją, Visatoje vienu metu vyksta du priešingi procesai: plėtimasis ir susitraukimas. Tačiau jis sutiko su daugumos mokslininkų nuomone apie stacionarią Visatos prigimtį, todėl įvedė kosminės atstumiančios jėgos sampratą. Jo poveikis skirtas subalansuoti žvaigždžių trauką ir sustabdyti visų dangaus kūnų judėjimo procesą, kad būtų išlaikytas statinis Visatos pobūdis.

Visatos modelis – anot Einšteino – turi tam tikrą dydį, tačiau ribų nėra. Šis derinys įmanomas tik tada, kai erdvė yra išlenkta taip pat, kaip ir sferoje.

Tokio modelio erdvės charakteristikos yra šios:

• Trimatiškumas.
• Užsidaryti savyje.
• Homogeniškumas (nebuvimas centro ir krašto), kuriame galaktikos pasiskirsto tolygiai.

A. A. Friedmanas: Visata plečiasi

Revoliuciškai besiplečiančio Visatos modelio kūrėjas A. A. Friedmanas (SSRS) savo teoriją sukūrė remdamasis lygtimis, apibūdinančiomis bendrąją reliatyvumo teoriją. Tiesa, to meto mokslo pasaulyje buvo visuotinai priimta nuomonė, kad mūsų pasaulis buvo statiškas, todėl jo kūrybai nebuvo skiriamas deramas dėmesys.

Po kelerių metų astronomas Edvinas Hablas padarė atradimą, patvirtinantį Friedmano idėjas. Buvo atrastas galaktikų atstumas nuo netoliese esančio Paukščių Tako. Tuo pat metu faktas, kad jų judėjimo greitis išlieka proporcingas atstumui tarp jų ir mūsų galaktikos, tapo nepaneigiamas.

Šis atradimas paaiškina nuolatinį žvaigždžių ir galaktikų „išsibarstymą“ viena kitos atžvilgiu, o tai leidžia daryti išvadą apie visatos plėtimąsi.

Galiausiai Friedmano išvadas pripažino Einšteinas, kuris vėliau paminėjo sovietų mokslininko nuopelnus kaip hipotezės apie Visatos plėtimąsi įkūrėją.

Negalima sakyti, kad tarp šios teorijos ir bendrosios reliatyvumo teorijos yra prieštaravimų, tačiau Visatai plečiantis turėjo atsirasti pradinis impulsas, išprovokavęs žvaigždžių atsitraukimą. Pagal analogiją su sprogimu, idėja buvo pavadinta „Didžiuoju sprogimu“.

Stephenas Hawkingas ir antropinis principas

Stepheno Hawkingo skaičiavimų ir atradimų rezultatas buvo antropocentrinė Visatos atsiradimo teorija. Jo kūrėjas tvirtina, kad taip gerai žmogaus gyvenimui paruoštos planetos egzistavimas negali būti atsitiktinis.

Stepheno Hawkingo Visatos atsiradimo teorija taip pat numato laipsnišką juodųjų skylių išgaravimą, jų energijos praradimą ir Hawkingo spinduliuotės išskyrimą.

Įkalčių paieškos metu buvo nustatyta ir patikrinta daugiau nei 40 savybių, kurių laikymasis būtinas civilizacijos vystymuisi. Amerikiečių astrofizikas Hugh Ross įvertino tokio netyčinio sutapimo tikimybę. Rezultatas buvo 10 -53.

Mūsų Visatoje yra trilijonas galaktikų, kurių kiekvienoje yra 100 milijardų žvaigždžių. Remiantis mokslininkų atliktais skaičiavimais, bendras planetų skaičius turėtų būti 10 20. Šis skaičius yra 33 eilėmis mažesnis nei apskaičiuotas anksčiau. Vadinasi, nė viena planeta visose galaktikose negali derinti sąlygų, kurios būtų tinkamos savaiminiam gyvybės atsiradimui.

Didžiojo sprogimo teorija: Visatos kilmė iš mažos dalelės

Mokslininkai, palaikantys Didžiojo sprogimo teoriją, laikosi hipotezės, kad visata yra didžiulio sprogimo pasekmė. Pagrindinis teorijos postulatas yra teiginys, kad iki šio įvykio visi dabartinės Visatos elementai buvo dalelėje, kuri turėjo mikroskopinius matmenis. Būdami jo viduje, elementai pasižymėjo išskirtine būsena, kai nebuvo galima išmatuoti tokių rodiklių kaip temperatūra, tankis ir slėgis. Jų yra begalė. Šios būsenos medžiagai ir energijai fizikos dėsniai įtakos neturi.

Tai, kas įvyko prieš 15 milijardų metų, vadinama nestabilumu, kuris atsirado dalelės viduje. Išsklaidytos mažytės detalės padėjo pamatą šiandieniniam pasauliui.

Iš pradžių Visata buvo ūkas, sudarytas iš mažų dalelių (mažesnių už atomą). Tada, susijungę, jie suformavo atomus, kurie buvo žvaigždžių galaktikų pagrindas. Atsakymas į klausimus apie tai, kas įvyko prieš sprogimą, taip pat kas jį sukėlė, yra svarbiausi šios Visatos atsiradimo teorijos uždaviniai.

Lentelėje schematiškai pavaizduoti visatos formavimosi etapai po Didžiojo sprogimo.

Kaip matyti iš aukščiau pateiktų duomenų, Visata toliau plečiasi ir vėsta.

Nuolatinis atstumo tarp galaktikų didėjimas yra pagrindinis postulatas: kuo skiriasi Didžiojo sprogimo teorija. Visatos atsiradimą tokiu būdu gali patvirtinti rasti įrodymai. Taip pat yra priežasčių jį paneigti.

Teorijos problemos

Atsižvelgiant į tai, kad Didžiojo sprogimo teorija nebuvo įrodyta praktiškai, nenuostabu, kad yra keletas klausimų, į kuriuos ji negali atsakyti:

1. Singuliarumas. Šis žodis reiškia Visatos būseną, suspaustą iki vieno taško. Didžiojo sprogimo teorijos problema yra tai, kad neįmanoma apibūdinti procesų, vykstančių materijoje ir erdvėje tokioje būsenoje. Bendrasis reliatyvumo dėsnis čia negalioja, todėl matematinio aprašymo ir lygčių modeliavimui sukurti neįmanoma.
   Esminis negalėjimas gauti atsakymo į klausimą apie pradinę Visatos būklę diskredituoja teoriją nuo pat pradžių. Mokslo populiarinimo ekspozicijose šis sudėtingumas noriai nutyli arba užsimena tik pro šalį. Tačiau mokslininkams, siekiantiems suteikti matematinį Didžiojo sprogimo teorijos pagrindą, šis sunkumas pripažįstamas pagrindine kliūtimi.
2. Astronomija. Šioje srityje Didžiojo sprogimo teorija susiduria su faktu, kad ji negali apibūdinti galaktikų atsiradimo proceso. Remiantis dabartinėmis teorijų versijomis, galima numatyti, kaip atsiranda vienalytis dujų debesis. Be to, jo tankis šiuo metu turėtų būti apie vieną atomą viename kubiniame metre. Norėdami gauti ką nors daugiau, negalite nekoreguoti pradinės Visatos būsenos. Informacijos ir praktinės patirties trūkumas šioje srityje tampa rimtomis kliūtimis tolesniam modeliavimui.

Taip pat yra neatitikimų tarp apskaičiuotos mūsų galaktikos masės ir duomenų, gautų tiriant jos traukos greitį, matyt, mūsų galaktikos svoris yra dešimt kartų didesnis, nei manyta anksčiau.

Kosmologija ir kvantinė fizika

Šiandien nėra kosmologinių teorijų, kurios nebūtų pagrįstos kvantine mechanika. Galų gale, jame aprašomas atominės ir Kvantinės fizikos ir klasikinės (aiškino Niutonas) elgesys yra tas, kad antroji stebi ir aprašo materialius objektus, o pirmoji prisiima išimtinai matematinį paties stebėjimo ir matavimo aprašymą. . Kvantinės fizikos atžvilgiu materialinės vertybės nėra tiriamos, čia pats stebėtojas yra tiriamos situacijos dalis.

Remiantis šiomis savybėmis, kvantinei mechanikai sunku apibūdinti Visatą, nes stebėtojas yra Visatos dalis. Tačiau kalbant apie visatos atsiradimą, neįmanoma įsivaizduoti pašalinių stebėtojų. Bandymus sukurti modelį be pašalinio stebėtojo dalyvavimo vainikavo J. Wheelerio kvantinė Visatos atsiradimo teorija.

Jo esmė ta, kad kiekvienu laiko momentu Visata skyla ir susidaro begalinis skaičius kopijų. Dėl to galima stebėti kiekvieną paralelinę Visatą, o stebėtojai gali matyti visas kvantines alternatyvas. Be to, originalus ir naujas pasauliai yra tikri.

Infliacijos modelis

Pagrindinis uždavinys, kuriam spręsti skirta infliacijos teorija, yra atsakymų į klausimus, į kuriuos neatsakyta Didžiojo sprogimo teorijos ir plėtimosi teorijos, paieška. Būtent:

1. Dėl kokios priežasties Visata plečiasi?
2. Kas yra didysis sprogimas?

Šiuo tikslu infliacinė Visatos atsiradimo teorija apima plėtimosi ekstrapoliavimą iki nulinio laiko, apribojančią visą Visatos masę viename taške ir formuojant kosmologinį singuliarumą, kuris dažnai vadinamas didžiuoju sprogimu.

Išryškėja bendrosios reliatyvumo teorijos, kuri šiuo metu negali būti taikoma, nereikšmingumas. Dėl to tik teoriniai metodai, skaičiavimai ir išskaičiavimai gali būti taikomi kuriant bendresnę teoriją (arba „naują fiziką“) ir sprendžiant kosmologinio singuliarumo problemą.

Naujos alternatyvios teorijos

Nepaisant kosminės infliacijos modelio sėkmės, yra mokslininkų, kurie jam prieštarauja, vadindami jį nepagrįstu. Pagrindinis jų argumentas – teorijos siūlomų sprendimų kritika. Oponentai teigia, kad gautuose sprendiniuose trūksta kai kurių detalių, tai yra, užuot sprendusi pradinių reikšmių problemą, teorija jas tik sumaniai aprėpia.

Alternatyva yra kelios egzotiškos teorijos, kurių idėja grindžiama pradinių vertybių formavimu prieš Didįjį sprogimą. Naujas Visatos atsiradimo teorijas galima trumpai apibūdinti taip:

• Stygų teorija. Jos šalininkai, be įprastų keturių erdvės ir laiko matmenų, siūlo įvesti ir papildomus matmenis. Jie galėtų atlikti tam tikrą vaidmenį ankstyvosiose Visatos stadijose ir šiuo metu būti sutankintos būsenos. Atsakydami į klausimą apie jų sutankinimo priežastį, mokslininkai siūlo atsakymą, kad superstygų savybė yra T dvilypumas. Todėl stygos yra „suvyniotos“ į papildomus matmenis ir jų dydis yra ribotas.
• Brano teorija. Ji taip pat vadinama M teorija. Pagal jos postulatus, Visatos formavimosi proceso pradžioje egzistuoja šaltas, statiškas penkiamatis erdvėlaikis. Keturios iš jų (erdvinės) turi apribojimus, arba sienos – trijų branų. Mūsų erdvė veikia kaip viena iš sienų, o antroji yra paslėpta. Trečiasis trijų branų yra keturių matmenų erdvėje ir yra ribojamas dviejų ribinių branų. Teorija numato, kad trečioji brana susiduria su mūsų ir išskiria daug energijos. Būtent tokios sąlygos tampa palankios didžiojo sprogimo atsiradimui.

1. Ciklinės teorijos neigia Didžiojo sprogimo unikalumą, teigdamos, kad visata pereina iš vienos būsenos į kitą. Tokių teorijų problema yra entropijos padidėjimas pagal antrąjį termodinamikos dėsnį. Vadinasi, ankstesnių ciklų trukmė buvo trumpesnė, o medžiagos temperatūra – žymiai aukštesnė nei per didįjį sprogimą. Tikimybė, kad tai įvyks, yra labai maža.

Kad ir kiek yra teorijų apie visatos kilmę, tik dvi išlaikė laiko išbandymą ir įveikė vis didėjančios entropijos problemą. Juos sukūrė mokslininkai Steinhardt-Turok ir Baum-Frampton.

Šios palyginti naujos Visatos kilmės teorijos buvo pateiktos praėjusio amžiaus 80-aisiais. Jie turi daug pasekėjų, kurie pagal tai kuria modelius, ieško patikimumo įrodymų ir stengiasi pašalinti prieštaravimus.

Stygų teorija

Viena populiariausių tarp Visatos atsiradimo teorijų – Prieš pereinant prie jos idėjos aprašymo, būtina suprasti vieno artimiausio jos konkurento – standartinio modelio – sąvokas. Daroma prielaida, kad materiją ir sąveiką galima apibūdinti kaip tam tikrą dalelių rinkinį, suskirstytą į kelias grupes:

• Kvarkai.
• Leptonai.
• Bozonai.

Šios dalelės iš tikrųjų yra visatos statybinės medžiagos, nes jos yra tokios mažos, kad negali būti suskirstytos į komponentus.

Išskirtinis stygų teorijos bruožas yra tvirtinimas, kad tokios plytos yra ne dalelės, o ultramikroskopinės stygos, kurios vibruoja. Tuo pačiu metu, svyruodamos skirtingais dažniais, stygos tampa įvairių dalelių, aprašytų standartiniame modelyje, analogais.

Norėdami suprasti teoriją, turėtumėte suprasti, kad stygos nėra bet kokia materija, jos yra energija. Todėl stygų teorija daro išvadą, kad visi visatos elementai yra pagaminti iš energijos.

Gera analogija būtų ugnis. Žvelgiant į jį susidaro įspūdis apie jo medžiagiškumą, bet jo negalima liesti.

Kosmologija moksleiviams

Visatos atsiradimo teorijos trumpai nagrinėjamos mokyklose per astronomijos pamokas. Mokiniams aprašomos pagrindinės teorijos, kaip susiformavo mūsų pasaulis, kas su juo vyksta dabar ir kaip jis vystysis ateityje.

Pamokų tikslas – supažindinti vaikus su elementariųjų dalelių, cheminių elementų ir dangaus kūnų susidarymo prigimtimi. Vaikams skirtos Visatos atsiradimo teorijos sumažinamos iki Didžiojo sprogimo teorijos pristatymo. Mokytojai naudoja vaizdinę medžiagą: skaidres, lenteles, plakatus, iliustracijas. Pagrindinė jų užduotis – pažadinti vaikų susidomėjimą juos supančiu pasauliu.

Cheminių elementų kilmė Visatoje

Cheminių elementų kūrimas Žemėje

Visi žino periodinė cheminių elementų lentelė - stalas Mendelejevas . Ten yra gana daug elementų, o fizikai nuolat stengiasi sukurti vis daugiau sunkaus transurano elementai . Branduolinėje fizikoje yra daug įdomių dalykų, susijusių su šių branduolių stabilumu. Yra visokių stabilumo salelių ir žmonės, dirbantys prie atitinkamų greitintuvų, stengiasi sukurti cheminis elementai su labai dideliais atominiais skaičiais. Bet visa tai elementai Jie negyvena labai ilgai. Tai yra, galite sukurti kelis šio branduolius elementas , turi laiko ką nors ištirti, įrodyti, kad tikrai tai susintetinote ir atradote elementas . Gaukite teisę suteikti jam pavadinimą, galbūt gauti Nobelio premiją. Tačiau pagal šių pobūdį cheminiai elementai Atrodo, kad ne, bet iš tikrųjų jie gali atsirasti kai kuriuose procesuose. Bet jie suyra visiškai nereikšmingais kiekiais ir per trumpą laiką. Todėl į Visata , iš esmės matome elementai pradedant uranu ir žiebtuvėliu.

Visatos evoliucija

Bet Visata mūsų vystosi. Ir apskritai, kai tik ateina mintis apie kažkokius globalius pokyčius, neišvengiamai ateina mintis, kad viskas, ką matai aplinkui, viena ar kita prasme tampa gendanti. Ir jei žmonių, gyvūnų ir daiktų prasme mes kažkaip su tuo susitaikėme, tai žengti kitą žingsnį kartais atrodo keista. Pavyzdžiui, ar vanduo visada yra vanduo, ar geležis visada yra geležis?! Atsakymas yra ne, nes jis vystosi. Visata apskritai ir kažkada natūraliai žemės nebuvo, pavyzdžiui, žemė ir visos jos sudedamosios dalys buvo išsibarstę po kažkokį ūką, iš kurio susidarė Saulės sistema. Reikia grįžti dar toliau atgal ir pasirodo, kad kažkada buvo ne tik Mendelejevas ir jo periodinė lentelė, bet joje nebuvo jokių elementų. Nuo mūsų Visata gimė, išgyveno labai karštą, labai tankią būseną. O kai karšta ir tanku, visos sudėtingos struktūros sunaikinamos. Ir taip, labai ankstyvoje istorijoje Visata nebuvo mums pažįstamų stabilių medžiagų ar net elementariųjų dalelių.

Lengvųjų cheminių elementų kilmė Visatoje

Cheminio elemento vandenilio susidarymas

Kaip Visata plėtėsi , atvėso ir tapo mažiau tankus, atsirado dalelių. Grubiai tariant, kiekvienai dalelės masei energiją galime priskirti naudodami formulę E = mc 2 . Kiekvienai energijai galime susieti temperatūrą ir kai temperatūra nukrenta žemiau šios kritinės energijos, dalelė gali tapti stabili ir egzistuoti.
Atitinkamai Visata plečiasi , atšąla ir natūraliai pasirodo pirmasis iš periodinės lentelės vandenilis . Nes tai tik protonas. Tai yra, atsirado protonai, ir mes galime tai pasakyti vandenilis . Šia prasme Visata įjungta 100% susideda iš vandenilio, tamsiosios medžiagos, tamsiosios energijos ir daug radiacijos. Bet iš paprastos materijos yra tik vandenilis . Pasirodyti protonų , pradeda pasirodyti neutronų . Neutronai šiek tiek sunkesnis protonų ir tai veda prie to, kad neutronų pasirodo šiek tiek mažiau. Kad galvoje būtų keletas laikinų veiksnių, mes kalbame apie pirmąsias gyvenimo sekundės dalis Visata .

"Pirmos trys minutės"
Pasirodė protonų Ir neutronų , atrodo karšta ir sandari. Ir su protonas Ir neutronas gali prasidėti termobranduolinės reakcijos, kaip ir žvaigždžių gelmėse. Bet iš tikrųjų jis vis dar per karštas ir tankus. Todėl nuo pirmųjų gyvenimo sekundžių reikia šiek tiek ir kažkur palaukti Visata iki pirmųjų minučių. Yra žinoma Weinbergo knyga "Pirmos trys minutės" ir jis skirtas šiam gyvenimo etapui Visata .

Cheminio elemento helio kilmė

Pirmosiomis minutėmis ima vykti termobranduolinės reakcijos, nes visi Visata panašiai kaip žvaigždės viduje ir gali vykti termobranduolinės reakcijos. pradėti formuotis vandenilio izotopai – deuterio ir atitinkamai tričio . Pradeda formuotis sunkesni cheminiai elementai – helis . Tačiau sunku judėti toliau, nes stabilūs branduoliai su dalelių skaičiumi 5 Ir 8 Nr. Ir pasirodo, kad tai toks sudėtingas kištukas.
Įsivaizduokite, kad turite kambarį, išmargintą Lego detalėmis, ir jums reikia lakstyti ir rinkti konstrukcijas. Bet detalės išsisklaido arba kambarys plečiasi, tai yra kažkaip viskas juda. Jums sunku rinkti dalis, be to, pavyzdžiui, sudedate dvi, tada dar dvi. Bet penktojo įklijuoti neįmanoma. Ir todėl šiomis pirmosiomis gyvenimo minutėmis Visata , iš esmės, tik spėja susiformuoti helis , truputį ličio , truputį deuterio lieka. Jis tiesiog perdega šiose reakcijose, virsta tuo pačiu helis .
Taigi iš esmės Visata pasirodo, susideda iš vandenilis Ir helis , po pirmųjų savo gyvenimo minučių. Be to, labai nedaug šiek tiek sunkesnių elementų. Ir čia tarsi baigėsi pradinis periodinės lentelės formavimo etapas. Ir yra pauzė, kol pasirodys pirmosios žvaigždės. Žvaigždės vėl pasirodo karštos ir tankios. Sudaromos sąlygos tęsti termobranduolinė sintezė . O žvaigždės didžiąją gyvenimo dalį praleidžia užsiimdamos sinteze helis iš vandenilis . Tai yra, tai vis dar žaidimas su pirmaisiais dviem elementais. Todėl dėl žvaigždžių egzistavimo vandenilis vis mažėja helis vis didesnis. Tačiau svarbu suprasti, kad didžiąja dalimi medžiaga yra Visata nėra žvaigždėse. Dažniausiai paprastos medžiagos, išsibarsčiusios Visata karštų dujų debesyse, galaktikų spiečiuose, gijose tarp spiečių. Ir šios dujos niekada negali virsti žvaigždėmis, tai yra šia prasme, Visata išliks daugiausia sudarytas iš vandenilis Ir helis . Jei kalbame apie įprastą medžiagą, bet atsižvelgiant į tai, procentiniu lygiu lengvųjų cheminių elementų kiekis mažėja, o sunkiųjų elementų kiekis didėja.

Žvaigždžių nukleosintezė

Ir taip po pradinės eros nukleosintezė , artėja žvaigždės era nukleosintezė , kuris tęsiasi iki šiol. Žvaigždėje, pradžioje vandenilis Pasiverčia į helis . Jei sąlygos leidžia, o sąlygos yra temperatūra ir tankis, tada vyks šios reakcijos. Kuo toliau judame periodine lentele, tuo sunkiau pradėti šias reakcijas, tuo labiau reikia ekstremalių sąlygų. Sąlygos žvaigždėje susikuria pačios. Žvaigždė spaudžia save, jos gravitacinė energija yra subalansuota su vidine energija, susijusia su dujų slėgiu ir tyrimais. Atitinkamai, kuo žvaigždė sunkesnė, tuo labiau ji susispaudžia ir gauna didesnę temperatūrą bei tankį centre. Ir ten gali eiti kiti atominės reakcijos .

Cheminė žvaigždžių ir galaktikų evoliucija

Saulėje po sintezės helis , prasidės ir susiformuos kita reakcija anglies Ir deguonies . Reakcijos nevyks toliau ir Saulė pavirs deguonimi-anglimi baltasis nykštukas . Tačiau tuo pačiu metu bus išmesti ir išoriniai Saulės sluoksniai, jau praturtinti sintezės reakcijos. Saulė pavirs planetiniu ūku, išoriniai sluoksniai praskris. Ir didžioji dalis išmestos medžiagos, susimaišius su tarpžvaigždinės terpės medžiaga, gali tapti naujos kartos žvaigždžių dalimi. Taigi žvaigždės turi tokią evoliuciją. Vyksta cheminė evoliucija galaktikos , kiekvienoje paskesnėje žvaigždėje, kuri susidaro vidutiniškai, yra vis daugiau sunkiųjų elementų. Todėl pačios pirmosios žvaigždės, susidariusios iš gryno vandenilis Ir helis , jie, pavyzdžiui, negalėjo turėti uolėtų planetų. Nes nebuvo iš ko jų gaminti. Tai buvo būtina, kad praeitų pirmųjų žvaigždžių evoliucijos ciklas, o čia svarbu, kad masyvios žvaigždės vystytųsi greičiausiai.

Sunkiųjų cheminių elementų kilmė Visatoje

Cheminio elemento geležies kilmė

Saulė ir jos bendras gyvavimo laikas yra beveik 12 mlrd metų. O didžiulės žvaigždės gyvena kelis kartus milijonai metų. Jie sukelia reakcijas liauka , o gyvenimo pabaigoje jie sprogsta. Sprogimo metu, išskyrus vidinę šerdį, išmetama visa medžiaga, todėl natūraliai išmetama didelis kiekis. vandenilis , kuris liko neapdorotas išoriniuose sluoksniuose. Tačiau svarbu, kad būtų išmestas didelis kiekis deguonies , silicio , magnio , to jau užtenka sunkieji cheminiai elementai , šiek tiek trūksta iki pasiekiamumo liauka ir su juo susijusius asmenis, nikelio Ir kobalto . Labai paryškinti elementai. Galbūt iš mokyklos laikų prisimenu šį paveikslėlį: skaičius cheminis elementas o energijos išsiskyrimas vykstant sintezės ar skilimo reakcijoms ir ten gaunamas toks maksimumas. IR geležis, nikelis, kobaltas yra pačiame viršuje. Tai reiškia, kad irimas sunkieji cheminiai elementai pelningas iki liauka , sintezė iš plaučių taip pat naudinga geležiui. Reikia išleisti daugiau energijos. Atitinkamai judame iš vandenilio, iš lengvųjų elementų pusės, o termobranduolinės sintezės reakcija žvaigždėse gali pasiekti geležį. Jie turi ateiti kartu su energijos išlaisvinimu.
Kai sprogsta didžiulė žvaigždė, geležies , iš esmės, nėra išmetamas. Jis lieka centrinėje šerdyje ir virsta neutroninė žvaigždė arba Juodoji skylė . Bet jie išmetami cheminių elementų, sunkesnių už geležį . Geležis išsiskiria per kitus sprogimus. Baltieji nykštukai gali sprogti, kas lieka, pavyzdžiui, iš Saulės. Pati baltoji nykštukė yra labai stabilus objektas. Tačiau jis turi ribinę masę, kai praranda šį stabilumą. Prasideda termobranduolinio degimo reakcija anglies .

Supernovos sprogimas
O jei tai paprasta žvaigždė, tai labai stabilus objektas. Truputį pakaitinei centre, tai sureaguos, išsiplės. Temperatūra centre kris, viskas susireguliuos savaime. Nesvarbu, kiek jis šildomas ar vėsinamas. Ir čia baltasis nykštukas negali to padaryti. Jūs sukėlėte reakciją, ji nori plėstis, bet negali. Todėl termobranduolinė reakcija greitai apima visą baltąją nykštuką ir ji visiškai sprogsta. Paaiškėja 1A tipo supernovos sprogimas ir tai yra labai gera labai svarbi Supernova. Jie leido atidaryti. Bet svarbiausia, kad šio sprogimo metu nykštukas visiškai sunaikinamas ir ten daug kas susintetinama liauka . Visi liaukos o aplinkui, visos vinys, riešutai, kirviai ir visa geležis yra mūsų viduje, gali durti pirštą ir žiūrėti ar paragauti. Taigi viskas geležies kilo iš baltųjų nykštukų.

Sunkiųjų cheminių elementų kilmė

Tačiau yra ir sunkesnių elementų. Kur jie sintetinami? Ilgą laiką buvo manoma, kad pagrindinė sintezės vieta yra daugiau sunkūs elementai , Šis Supernovos sprogimai siejamas su didžiulėmis žvaigždėmis. Per sprogimą, tai yra, kai yra daug papildomos energijos, kai skrenda visokie papildomi dalykai neutronų , galima atlikti energetiškai nepalankias reakcijas. Tiesiog sąlygos susiklostė taip ir šioje sklaidančioje medžiagoje gali vykti reakcijos, kurios sintetina pakankamai sunkieji cheminiai elementai . Ir jie tikrai ateina. Daug cheminiai elementai , sunkesnės už geležį, susidaro būtent tokiu būdu.
Be to, net žvaigždės, kurios nesprogsta tam tikrame savo evoliucijos etape, kai pavirto į raudonieji milžinai gali sintetinti sunkūs elementai . Juose vyksta termobranduolinės reakcijos, kurių pasekoje susidaro keli laisvieji neutronai. Neutronas , šia prasme, yra labai gera dalelė, kadangi neturi krūvio, gali lengvai prasiskverbti pro atomo branduolį. Ir prasiskverbęs į branduolį, neutronas gali virsti protonas . Ir atitinkamai elementas pereis į kitą langelį Periodinė elementų lentelė . Šis procesas yra gana lėtas. Tai vadinama s procesas , nuo žodžio lėtas. Bet tai gana veiksminga ir daug cheminiai elementai tokiu būdu susintetinami raudonuosiuose milžinuose. Ir Supernovose tai vyksta r procesas , tai yra, greitai. Beje, viskas tikrai vyksta per labai trumpą laiką.
Neseniai paaiškėjo, kad yra dar viena gera vieta r procesui, nesusijusi su supernovos sprogimas . Yra dar vienas labai įdomus reiškinys – dviejų neutroninių žvaigždžių susijungimas. Žvaigždės mėgsta gimti poromis, o didžiulės žvaigždės dažniausiai gimsta poromis. 80-90% masyvios žvaigždės gimsta dvejetainėse sistemose. Dėl evoliucijos dubliai gali būti sunaikinti, tačiau kai kurie pasiekia pabaigą. Ir jei turėtume savo sistemoje 2 masyvias žvaigždes, galime gauti dviejų neutroninių žvaigždžių sistemą. Po to jie artės vienas prie kito dėl gravitacinių bangų emisijos ir galiausiai susijungs.
Įsivaizduokite, kad paimate tokio dydžio objektą 20 km kurių masė yra pusantros saulės masės, ir beveik su šviesos greitis , numeskite jį ant kito panašaus objekto. Net pagal paprastą formulę kinetinė energija lygi (mv 2)/2 . Jei kaip m tarkime, jūs pakeisite 2 Saulės masė, kaip v įdėti trečią šviesos greitis , galite suskaičiuoti ir gauti visiškai fantastiška energija . Jis taip pat bus paleistas gravitacinių bangų pavidalu, matyt, instaliacijoje LIGO Jie jau mato tokius įvykius, bet mes apie tai dar nežinome. Tačiau tuo pačiu metu, kai susiduria tikri objektai, iš tikrųjų įvyksta sprogimas. Joje išsiskiria daug energijos gama diapazonas , V rentgenas diapazonas. Apskritai, visuose diapazonuose ir dalis šios energijos patenka į cheminių elementų sintezė .

Cheminio elemento aukso kilmė

Cheminio elemento aukso kilmė
O šiuolaikiniai skaičiavimai, juos galiausiai patvirtina stebėjimai, rodo, kad pvz. auksas gimsta būtent tokiose reakcijose. Toks egzotiškas procesas kaip dviejų neutroninių žvaigždžių susijungimas yra tikrai egzotiškas. Net tokioje didelėje sistemoje kaip mūsų galaktika , atsitinka maždaug kartą per 20-30 tūkstantį metų. Atrodo gana retai, tačiau užtenka ką nors susintetinti. Na, arba atvirkščiai, galima sakyti, kad taip retai būna, todėl auksas toks retas ir brangus. Ir apskritai aišku, kad daugelis cheminiai elementai pasirodo gana reti, nors dažnai jie mums svarbesni. Yra įvairių retųjų žemių metalų, kurie naudojami jūsų išmaniuosiuose telefonuose, ir šiuolaikiniai žmonės mieliau gyventų be aukso nei be išmaniojo telefono. Visų šių elementų nepakanka, nes jie gimsta kai kuriuose retuose astrofiziniuose procesuose. Ir dažniausiai visi šie procesai vienaip ar kitaip yra susiję su žvaigždėmis, su jų daugiau ar mažiau ramia raida, bet su vėlesniais etapais, masyvių žvaigždžių sprogimais, su sprogimais. baltieji nykštukai arba sąlygas neutroninės žvaigždės .

Visatos evoliucija – nuo ​​gimimo iki... ateities.

Visatos evoliucija – pagrindiniai etapai.
(Svarbu: mokslininkai vis dar nežino, kaip atsirado Visata, todėl toliau pateikiamas Visatos evoliucijos arba vystymosi procesas).

1. Laikotarpiu nuo 0 iki 10 -35 s yra nagrinėjama pripučiamos (pripučiamos) Visatos teorija, pagal kurią Visata akimirksniu išsipūtė iki milžiniškų dydžių ir tada susitraukė atgal. Vaizdžiai tariant, Visatos gimimas įvyko vakuume. Tiksliau, Visata gimė iš į vakuumą panašios būsenos; Kvantinės mechanikos dėsniai rodo, kad tuščia erdvė (vakuumas) iš tikrųjų yra užpildyta dalelėmis (medžiaga) ir antidalelėmis (antimedžiaga), kurios nuolat susidaro, kurį laiką gyvena, vėl susitinka ir naikina.
   Infliacija mus trikdo – ji visiškai ištrynė viską, kas buvo Visatoje iki jos pradžios! Tačiau norint įvykdyti infliaciją, reikėjo energijos ("išpūsti" Visatą!), iš kur ji atsirado? Šiandien mokslininkai teigia, kad infliacijos metu pati eksponentiškai besiplečianti erdvė „dirba“, joje slypi neįtikėtinai daug potencialios energijos. Galima įsivaizduoti, kad infliacijos periodu Visata išpučia nuo „nulinių“ dydžių iki kažkokių (galbūt labai, labai didelių), tačiau maždaug po t = 10 -35 s - 10 -34 s prasideda naujas Visatos vystymosi laikotarpis - ji. pradeda veikti vadinamasis standartinis modelis arba Didžiojo sprogimo modelis.
2. 10 -34 s – Infliacija baigiasi, mažame plote (būsimoje mūsų Visatoje!) yra materija ir spinduliuotė. Šiuo metu Visatos temperatūra yra ne mažesnė kaip 10 15 K, bet ne didesnė kaip 10 29 K (palyginimui, aukščiausia temperatūra T = 10 11 K šiuo metu galima Supernovos sprogimo metu). Visata, visa jos medžiaga ir energija yra sutelkta tūryje, prilygstančiam vieno protono dydžiui (!). Galbūt šiuo metu veikia vieno tipo sąveika ir atsiranda naujų elementariųjų dalelių – skaliarinių X-bozonų.
   Pasibaigus infliacijos periodui, plėtimasis tęsiasi, tačiau daug lėčiau: Visata nelieka pastovi, energija pasiskirsto didesniame tūryje, todėl Visatos temperatūra krenta, Visata vėsta.
3. 10 -33 s - kvarkų ir leptonų atskyrimas į daleles ir antidaleles. Dissimetrija tarp dalelių ir antidalelių skaičiaus (senovės.<частиц ~10 -10). Таким образом, вещество во Вселенной преобладает над антивеществом.
4. 10 -10 s - T=10 15 K. Stipriosios ir silpnosios sąveikos atskyrimas.
1 sekundė. T=10 10 K. Visata atvėso. Liko tik fotonai (šviesos kvantai), neutrinai ir antineutrinai, elektronai ir pozitronai bei nedidelė nukleonų priemaiša.

Elementariųjų dalelių gimimo ir naikinimo procesai.

Atkreipkite dėmesį, kad Visatos evoliucijos metu vyksta abipusio medžiagos virsmo spinduliuote procesai ir atvirkščiai. Iliustruosime šią tezę elementariųjų dalių gimimo ir susinaikinimo procesų pavyzdžiu. Elektronų-pozitronų porų susidarymo procesai gama kvantų susidūrimo metu ir elektronų-pozitronų porų anihiliacija transformuojant į fotonus: g + g -> e + + e -
e + + e - -> g + g
Norint sukurti elektronų ir pozitronų porą, reikia išleisti apie 1 MeV energiją, o tai reiškia, kad tokie procesai gali vykti aukštesnėje nei dešimties milijardų laipsnių temperatūroje (prisiminkime, kad Saulės temperatūra yra apie 10 8 K)

Žvaigždės, galaktikos ir kitos Visatos struktūros.

Kaip Visata vystėsi toliau? Visatos „suirimas“ (grįžimas į „pradinės pusiausvyros“ būseną) ar Visatos sandaros komplikacija?
Tačiau kokiu keliu pasuko tolesnis Visatos vystymasis? Galima kalbėti apie tai, kad Visata praeina per bifurkacijos tašką: buvo galimas arba Visatos „suirimas“ (ir grįžimas į „varškės sriubos“ tipo „pradinės pusiausvyros“ būseną), arba tolesnė Visatos sandaros komplikacija. Dabartinis mūsų supratimas apie Visatą rodo perėjimą prie sudėtingesnių ir daugialypių struktūrų, kurios yra visiškai nepusiausvyros būsenos. Tokioje išsklaidymo sistemoje galimi saviorganizacijos procesai.
Visatoje įvyko šuolis, atsirado įvairaus masto struktūros. Staigus perėjimas į naują būseną su skirtingais posistemiais – nuo ​​žvaigždžių ir planetų iki galaktikų superspiečiaus. Vienalytis ir izotropinis Visatos modelis yra pirmasis aproksimacija, galiojanti tik pakankamai dideliais masteliais, viršijančiais 300-500 milijonų šviesmečių. Mažesniuose masteliuose materija pasiskirsto labai nevienalyčiai: žvaigždės surenkamos į galaktikas, galaktikos į spiečius.

Visatos ląstelių struktūra.

Šių ląstelių dydis yra apie 100-200 milijonų šviesmečių. Suspausti debesys, esantys ant ląstelių sienelių, yra vieta, kur vėliau susidaro galaktikos.

Žvaigždžių susidarymas.

Visata buvo dujų debesis. Veikiant gravitacijai, debesies dalys suspaudžiamos ir tuo pačiu metu įkaista. Kai suspaudimo centre pasiekiama aukšta temperatūra, pradeda vykti termobranduolinės reakcijos, kuriose dalyvauja vandenilis - gimsta žvaigždė. Vandenilis virsta heliu, o geltonosiose nykštukėse nieko daugiau nevyksta kaip mūsų Saulė. Masyviose žvaigždėse (raudonuosiuose milžinuose) vandenilis greitai dega, žvaigždė susitraukia ir įkaista iki kelių šimtų milijonų laipsnių temperatūros. Sudėtingos termobranduolinės reakcijos – pavyzdžiui, trys helio branduoliai susijungia ir sudaro sužadintą anglies branduolį. Tada anglis ir helis sudaro deguonį ir taip toliau, kol susidaro geležies atomai.
Tolimesnį žvaigždės likimą lemia tai, kad jos geležinis šerdis susitraukia (susitraukia) iki 10-20 km dydžio ir priklausomai nuo pradinės masės žvaigždė virsta neutronine žvaigžde arba juodąja skyle. Kai žvaigždės šerdis įkaista, jos išorinis apvalkalas, pagamintas iš vandenilio, plečiasi ir atvėsta. Gravitacinės jėgos gali taip suspausti šerdį, kad ji sprogsta, išorinės žvaigždės sritys smarkiai įkaista ir mes matome Supernovos sprogimą. Tuo pačiu metu į kosmosą maždaug 10 tūkstančių km/s greičiu išmetamas didžiulis kiekis susintetintų cheminių elementų, o dabar Visatoje egzistuoja dujų ir dulkių debesys.
Sunkesni elementai reikalauja dalyvauti įkrautų dalelių ir neutronų reakcijose, o sunkiausi elementai susidaro sprogus žvaigždei – supernovos sprogimui. Visatoje yra dujų ir dulkių debesų, iš kurių galimas vėlesnių kartų žvaigždžių formavimasis.

Astronomijos instrumentai

Galaktikos

Galaktikos yra stacionarios žvaigždžių sistemos, laikomos kartu dėl gravitacinės sąveikos. Mūsų galaktikoje (Paukščių Take) yra maždaug 10 11 žvaigždžių. Galaktikos, kaip ir žvaigždės, sudaro grupes ir spiečius. Vidutinis matomos medžiagos tankis pasirodo toks pat: (3x10 -31 g/cm 3).

Spiralinė galaktika NGC 3370 yra 100 milijonų šviesmečių nuo Saulės ir matoma danguje Liūto žvaigždyne. Dydžiu ir struktūra jis panašus į mūsų Paukščių Taką. Šis puikus didelės ir gražios spiralinės galaktikos vaizdas priešais mus buvo padarytas Hablo kosminiu teleskopu.

Didysis Magelano debesis yra nykštukinė galaktika, esanti maždaug 50 kiloparsekų atstumu nuo mūsų galaktikos.
Šis atstumas yra du kartus didesnis už mūsų galaktikos skersmenį.

Už 160 milijonų šviesmečių yra sąveikaujančios galaktikos NGC 6769, 6770 ir 6771, danguje užimančios tik 2 lanko minutes.

Visatos objektai

Neutroninės žvaigždės (sudarytos daugiausia iš neutronų) yra labai kompaktiški apie 10 km dydžio kosminiai objektai, turintys didžiulį magnetinį lauką (10 13 gausų). Neutroninės žvaigždės aptinkamos pulsarų (pulsuojančių radijo ir rentgeno spinduliuotės šaltinių), taip pat sprogmenų (rentgeno spinduliuotės žybsnių šaltinių) pavidalu.

Juodoji skylė

Juodojoje skylėje didelė medžiagos masė yra mažame tūryje (pavyzdžiui, kad Saulė taptų juodąja skyle, jos skersmuo turi sumažėti iki 6 km). Remiantis šiuolaikinėmis idėjomis, didžiulės žvaigždės, baigusios evoliuciją, gali subyrėti į juodąją skylę.
Be juodųjų skylių, mokslininkai diskutuoja apie „kirmgraužų“ - labai išlenktos erdvės regionų - egzistavimo galimybę, tačiau, skirtingai nei juodosios skylės, jos laukas nėra toks stiprus, kad iš ten būtų neįmanoma pabėgti. Tokios „skylės“ gali sujungti tolimus erdvės regionus ir būti už mūsų erdvės ribų, kažkokioje supererdvėje. Yra pasiūlymų, kad šios „skylės“ gali mus sujungti su kitomis visatomis. Tiesa, ne visi ekspertai mano, kad tokie objektai tikrai egzistuoja, tačiau fiziniai dėsniai jų buvimo nedraudžia.

Kvazarai- Kvazižvaigždės yra galaktikų branduoliai ir yra supermasyvios juodosios skylės.

Visatos ateitis.

Fizikai turi geras tradicijas,
kas 13,7 milijardo metų jie gauna
kartu ir pastatyti „Didįjį hadronų greitintuvą“.

Ar galaktikų plėtimasis visada tęsis, ar plėtimąsis bus pakeistas suspaudimu? Tam reikia apskaičiuoti, ar pakanka gravitacinių jėgų plėtimuisi sustabdyti (plėtimasis vyksta inercija, veikia tik gravitacinės jėgos). Apskaičiuota kritinio tankio reikšmė yra
r cr =10 -28 g/cm 3, o eksperimentinė vertė r =3x10 -29 g/cm 3, t.y. mažesnė už kritinę reikšmę.

Bet... paaiškėjo, kad viskas nėra taip paprasta, nes mes tiksliai nežinome Visatos tankio (masės).

Kaip nustatyti Visatos masę, taigi ir tankį?

Tamsios Visatos paslaptys.

Šiandien mokslininkai kalba apie naują kosmologijos revoliuciją.

1998 m., stebėdami labai tolimų Ia tipo supernovų (kurių šviesumas yra maždaug toks pat, 4 milijardus kartų didesnis už Saulės šviesumą), esančių daugiau nei 5 milijardų šviesmečių atstumu, elgesį, astronomai gavo netikėtą rezultatą. Paaiškėjo, kad tiriamas kosminis objektas vis greičiau tolsta nuo mūsų, tarsi kažkas jį nuo mūsų stumtų, nors gravitacija turėjo sulėtinti supernovos judėjimą.
Šiandien galime laikyti įrodytu, kad mūsų Pasaulio plėtimosi tempai ne mažėja, o didėja.
Norėdami paaiškinti šį poveikį, mokslininkai pristatė antigravitacijos sąvoką, kuri yra susijusi su tam tikro kosminio vakuumo lauko buvimu. Vakuuminė energija paprastai vadinama tamsiąja energija, ji nespinduliuoja, neatspindi ir nesugeria šviesos, jos nematyti – iš tikrųjų „tamsioji energija“ ta prasme, kad viskas slypi tamsoje. Tamsioji energija pasireiškia tik sukuriant... antigravitaciją ir sudaro maždaug 70% visos pasaulio energijos (!!!).

Taigi, iš ko sudaryta Visata? Senovėje buvo tikima (Aristotelis), kad viskas pasaulyje susideda iš keturių elementų - ugnies, vandens, oro ir žemės. Šiandien mokslininkai kalba apie keturias energijos rūšis:
1. Kosminio vakuumo energija, kuri sudaro maždaug 70% visos Visatos energijos.
2. Tamsioji medžiaga, su kuria susieta maždaug 25% visos Visatos energijos.
3. Energija, susijusi su „įprasta“ medžiaga, suteikia 4% visos Visatos energijos. (Paprastoji medžiaga yra protonai, neutronai ir elektronai; ši medžiaga paprastai vadinama barionine (nors elektronai nepriskiriami barionams, t. y. sunkiosioms dalelėms). Barionų skaičius Visatoje yra pastovus: viena dalelė kubiniame metre erdvės.
4. Įvairių rūšių spinduliuotės energija, kurios indėlis labai mažas – 0,01%. Spinduliuotė yra fotonai ir neutrinai (ir galbūt gravitonai); Kosmologinio plėtimosi metu spinduliuotė atšalo iki labai žemos temperatūros – apie 3 K (fotonai) ir 2 K (neutrinai). Bendras fotonų ir neutrinų skaičius yra pastovus ir yra maždaug tūkstantis kiekviename erdvės kubiniame centimetre. Spinduliuotė beveik idealiai tolygiai užpildo visą Visatos tūrį,

Šiuolaikiniai stebėjimų duomenys rodo, kad per pirmuosius 7 milijardus metų po Didžiojo sprogimo gravitacinė medžiaga (tiek „paprastoji“, tiek tamsioji) nugalėjo tamsiąją energiją, o Visata plėtėsi lėčiau. Tačiau plečiantis Visatai barioninės ir tamsiosios materijos tankis mažėjo, tačiau tamsiosios energijos tankis nepasikeitė, todėl galiausiai nugalėjo antigravitacija ir šiandien ji valdo pasaulį.

Išvada- Visata plėsis neribotą laiką

Kyla natūralus klausimas: kiek tai truks? Atrodo, kad šiandien vienareikšmiškai atsakyti į šį klausimą neįmanoma. Jei tamsioji energija nebus paversta kažkuo kitu, visatos plėtimasis tęsis amžinai. Priešingu atveju išplėtimas gali pasikeisti į suspaudimą. Tada viską lems tai, ar medžiagos tankis Visatoje yra didesnis ar mažesnis už kritinę reikšmę. Tačiau šiandien svarstomi kiti Visatos evoliucijos požiūriai.
Palyginti neseniai fizikai pasiūlė naują ir labai egzotišką amžinai pulsuojančios Visatos modelį.
Grįžkime prie klausimo: „Kaip susiformavo Visata?

Taigi, mokslininkai iškėlė teorijas, kad Visatos vystymasis prasidėjo nuo „pirminės medžiagos“, kurios tankis 10 36 g/cm 3, o temperatūra 10 28 K. Šiame pradiniame gumulelyje esančios „dalelės“ turi didžiulę kinetinę energiją ir materija pradeda plėstis, o temperatūra ir Visatos tankis nuolat mažėja. Karštame pradiniame gniuže esančios „dalelės“ turi didžiulę kinetinę energiją ir medžiaga pradeda plėstis, o Visatos temperatūra ir tankis nuolat mažėja. Maža sekundės dalis po gimimo Visata yra tarsi karšta elementariųjų dalelių – kvarkų ir leptonų – sriuba (kvarkų sriuba). Visata išsiplėtė ir dėl to atvėso savaiminio susiorganizavimo dėka, joje atsirado naujų struktūrinių darinių: neutronų ir protonų, atomų branduolių, atomų, žvaigždžių, galaktikų, galaktikų spiečių ir galiausiai superspiečius. Mūsų stebimoje Visatos dalyje yra 100 milijardų galaktikų, kurių kiekvienoje yra apie 100 milijardų žvaigždžių. Galaktikų gyvenimą valdo paslaptinga tamsioji materija, kuri gravitacijos pagalba sulaiko galaktikų žvaigždes. O Visatai kaip visumai „diriguoja“ dar paslaptingesnė tamsioji energija, kuri vis greičiau „stumia“ Visatą, kuri prives prie neišvengiamos jos mirties (!?).

Visatos atsiradimo iš „nieko“ galimybė. Apskritai Visata yra elektriškai neutrali, todėl galėjo gimti iš nulinio krūvio. Paprasta analogija: „Nieko“ energija lygi nuliui, bet uždaros Visatos energija taip pat lygi nuliui, todėl Visata atsirado iš „nieko“.

Ačiū, kad perskaitėte kitą įdomią temą. Dabar paaiškėjo, kad šiais laipteliais galima kopti į žinių aukštumas.

Kosmologija yra mokslas apie visą Visatą, taigi konkretaus kosmologijos mokslo objektas yra visa Visata. Kosmologija nagrinėja bendriausius vystymosi modelius, bendriausias epochas Visatos istorijoje. Bendras mūsų Visatos amžius vertinamas ~15-20 milijardų metų. Terminas „ankstyvoji visata“ gimė palyginti neseniai ir, kaip ir bet kuris naujagimio terminas, yra nenuspėjamas. Įvairūs ekspertai naudoja šį terminą, norėdami nurodyti skirtingus mūsų Visatos vystymosi laikus. Taigi dar prieš 15-20 metų, kalbėdami apie ankstyvąją Visatą, kosmologai turėjo omenyje epochą, atitinkančią amžių nuo ~300 tūkstančių metų iki 1 milijardo metų nuo jos istorijos pradžios.

Dabar, kai kalbame apie ankstyvąją Visatą, dažniausiai turime omenyje epochą, atitinkančią amžių nuo ~10 - 43 sekundžių iki 3 minučių nuo istorijos pradžios. Tai įdomiausia Visatos istorijos dalis. Šiuo Visatos evoliucijos laikotarpiu susiformavo daugelis jos savybių, kurios dabar pasireiškia Hablo plėtimosi, plataus masto Visatos sandara ir net mūsų dalyje veikiančių fizikinių dėsnių pavidalu. Visatos. Šis straipsnis skirtas trumpam pagrindinių mūsų Visatos vystymosi etapų aprašymui.

Epochas Visatos evoliucijos metu galima apibūdinti nurodant šios epochos laiką, palyginti su Didžiojo sprogimo momentu, tačiau patogiau jas apibūdinti atitinkama raudonojo poslinkio verte. z- taip astronomijoje vadinamas linijų poslinkis tolimų galaktikų spektruose (objektui tolstant nuo stebėtojo, jo spektrinės linijos laboratorinės atskaitos sistemos atžvilgiu pasislenka į raudonąjį spektro sparną). Norėdami suprasti fizinę raudonojo poslinkio prasmę, tarkime, kad spinduliuotės impulsas (fotonas) praeina pro nuoseklią stebėtojų seriją, kurių kiekvienas atitinka tam tikrą medžiagos būsenos etapą besiplečiančioje Visatoje. Fotono greitis yra pastovus, tačiau dėl Doplerio efekto fotonų emisijos dažnis kiekvienam stebėtojui laikui bėgant mažėja. Jei λ n ir λ ir yra atitinkamai sklindančios bangos ilgiai stebėjimo vietoje ir radiacijos vietoje, tai ne per tolimos (kosmologine prasme) galaktikos spektrinių linijų poslinkis nustatomas lygybe 1+ z=λ n /λ i. Tai istorinis raudonojo poslinkio sąvokos apibrėžimas. Tikslus raudonojo poslinkio per Visatos geometrines charakteristikas nustatymas yra 1+ z =a n/ a ir kur a n ir a ir yra skalės koeficiento vertės (žr. toliau) atitinkamai stebėjimo ir spinduliavimo momentu. Čia nagrinėjamų epochų raudonojo poslinkio reikšmė svyruoja nuo ~10 32 iki ~10 8 . Pagrindinės ankstyvosios Visatos epochos pateiktos lentelėje. 1.

2. Visatos gimimas

W∝ exp[-(18/16)π 2 m pl 2/ H 2 ].

Čia yra Plancko mišios m pl ≈10 - 5 g, koeficientai prieš laipsnį praleidžiami. Taigi, pasaulio, turinčio didelį kreivio spindulį, gimimo tikimybė, H - 1 ≫m pl - 1, mažas (matavimo vienetai parenkami taip, kad matmenys H Ir m pl buvo vienodi), labiausiai tikėtinas pasaulio gimimas, kurio kreivio spindulys yra toks pat kaip Planko ( H - 1 ~m pl - 1).Visatos plėtimosi procesas dažniausiai aprašomas naudojant mastelio koeficientą a(t), kuris apibūdina atstumų tarp kosmologinių objektų kitimą laikui bėgant.

Fig. 1 schematiškai parodyta mastelio koeficiento priklausomybė a nuo laiko t. Į kairę nuo ordinačių ašies (at t 3. Besiplečianti Visata Visatai gimus iš „nieko“, mastelio koeficiento raidai apibūdinti galima naudoti ne kvantines bendrosios reliatyvumo teorijos (GR) lygtis. Bendrosios reliatyvumo lygtys vienareikšmiškai numato Visatos plėtimosi dėsnį, jei žinomas energijos tankis α c 2 ir slėgis p medžiagos (homogeniniame ir izotropiniame modelyje). Energijos tankis dažnai išreiškiamas parametru Ω=ρ/ρ cr, o slėgis – būsenos lygtimi p(ρ). Čia ρ cr yra kritinis Visatos tankis, išreikštas Hablo parametru H: ρ cr =3 H 2 /(8π G).Bendrojoje reliatyvumo teorijoje pagrindinė funkcija yra metrinis arba erdvės ir laiko intervalas tarp dviejų įvykių. Kosmologijoje pagrindinė funkcija yra masto veiksnys a(t), kuris taip pat apibrėžia erdvės ir laiko metriką ir turi ilgio matmenį. Funkcija a(t) yra nustatomas iš bendro Friedmanno lygčių ir materijos būsenos Visatoje sprendinio (tai yra, medžiagos slėgio priklausomybė nuo tankio). Jei mintyse apibūdintume spindulio apskritimą vienalytėje ir izotropiškai besiplečiančioje Visatoje a aplink tam tikrą tašką, tada pirmoji Friedmano lygtis yra energijos išsaugojimo lygtis plečiant šią elementariąją sferą. Tokios sferos savitoji kinetinė energija

1/2[da/dt] 2 =v 2 /2,

O specifinė potenciali energija yra -4π Gρ a 2/3. Šių energijų suma yra pastovi vertė. Antroji Friedmanno lygtis yra Niutono lygtis reliatyvistiniu atveju: d 2 a/dt 2 =g, Kur g- gravitacija. Skaičiuojant šios elementariosios sferos masę, atsižvelgiama į slėgio indėlį į masę, kuri yra specifinė bendrosios reliatyvumo teorijos ypatybė:

M=4/3π a 3 [ρ+3 p/c 2 ].

Visatos plėtimosi dėsnis priklauso ir nuo materijos būsenos lygties. Kosmologijoje yra trys pagrindinės būsenos lygtys. Tai į dulkes panaši būsenos lygtis ( p=0), būsenos, kurioje dominuoja spinduliuotė, lygtis ( p=ρ c 2/3) ir klaidingo vakuumo būsenos lygtis ( p=-ρ c 2), arba infliacinis. Šiuolaikinėje Visatoje, kuri apibūdinama į dulkes panašia būsenos lygtimi, mastelio koeficiento priklausomybė nuo laiko turi tokią formą a(t)∝t 2/3. Ankstyvojoje Visatoje mastelio veiksnys elgiasi skirtingai. Praėjus 10–42 sekundėms po klasikinio erdvėlaikio gimimo, Visatoje prasideda infliacijos etapas. Jam būdingas itin stiprus neigiamas slėgis p=-ρ c 2 (klaidingo vakuumo būsena), kurioje kinta patys įprastos gravitacinės fizikos dėsniai. Šioje būsenoje esanti medžiaga yra ne traukos, o atstūmimo šaltinis. Neigiamas slėgis turi paprastą fizinę reikšmę – tai įtampos jėgos. Jei įprastas teigiamas slėgis neleidžia medžiagai suspausti, tai neigiamas slėgis neleidžia medžiagai plėstis. Tačiau tokia būsenos lygtis laboratorinėmis sąlygomis nepasitaiko: esant tokiai lygčiai, susidaro labai didelis (reliatyvistinis) neigiamas slėgis, kuris veikia nepriklausomai nuo krypties (Paskalio slėgis). Įtempimai įprastoje kietoje medžiagoje (pavyzdžiui, gumoje) yra nepaskaliniai, atsiranda tik viena kryptimi. Būsenos lygties atveju p=-ρ c 2, tankis nepriklauso nuo laiko ir mastelio koeficiento, tai yra infliacijos stadijos metu Visatos plėtimosi metu terpės tankis nekinta, ρ=const. Įprastoje fizikoje tik vakuumo tankis nesikeičia besiplečiantis, todėl ši būsena kartais vadinama klaidingo vakuumo būsena. p=-ρ c 2 sukuria neigiamą masę. Tai reiškia, kad trauka, atsirandanti pagal įprastas būsenos lygtis ( p=0, p=ρ c 2/3), keičiasi į atstūmimą. Mastelio koeficiento evoliucijos lygtis įgauna formą

d 2 a/dt 2 = 8π G/3·ρ a.

Kadangi ρ = ​​const, lygties sprendimas yra dviejų terminų suma:

a(t)=a 1 e H (t - t i) + a 2 el. H (t - t i) ,

Kur H 2 = 8π Gρ/3. Laikui bėgant masto veiksnys auga eksponentiškai: a(t)∝ne Ht, nuo antrosios kadencijos a 2 el. H (t - t i) laikui bėgant greitai mažėja ir po tam tikro laiko nedaro jokio reikšmingo indėlio į bendrą judėjimą Hδ t≈ 10. Ši savybė lemia tai, kad infliacijos stadijoje Visatos tūris padidėja daugeliu dydžių kategorijų (kai kuriuose modeliuose net dydžiu, tarkime, 10 1000), todėl visa Visata priežastiniu būdu patenka į vieną. susijusi sritis, kinetinė energija yra išlygintas Visatos plėtimasis ir jos potenciali energija. Šiame etape susidaro fizinės sąlygos, kurios vėliau lemia Visatos plėtimąsi pagal Hablo dėsnį. Tegul dvi dalelės yra toli r vienas nuo kito infliacijos stadijos pradžioje t=t i. Atstumas tarp jų keičiasi pagal išraišką

l(t)=a(t)/a(t i) ,

Ir greitis keičiasi kaip pirmoji atstumo išvestinė:

v(t)=[Ha 1 e H (t - t i) + Ha 2 el. H (t - t i) ]/a(t i)· r .

Po gana ilgo laiko ( Hδ t≫1) antrojo skaitiklio nario galima nepaisyti ir dviejų dalelių tarpusavio greičio lygtis atrodys taip v(t)=Hl(t), tai yra, atstumo kitimo greitis bus lygus pačiam atstumui, padaugintam iš pastovaus (tai svarbu!) koeficiento. Lygiai tas pats dėsnis apibūdina pinigų pasiūlos augimą infliacijos metu. Būtent todėl šios teorijos autorius, amerikiečių kosmologas A. Hussas šį Visatos vystymosi etapą pavadino infliacijos stadija. Infliacijos stadijoje H=const, jam pasibaigus H laikui bėgant pradeda keistis, tačiau plėtimosi dėsnis nebesikeičia. Infliacijos laikotarpiu gravitacinės atstumiančios jėgos daleles pagreitina, o vėliau jos juda pagal inerciją. Taip formuojasi Hablo plėtimosi dėsnis Būtina aiškiai suprasti skirtumą tarp sprogimo bomboje ir Didžiojo sprogimo Visatoje. Bomboje jėga, atsakinga už dalelių skraidymą, atsiranda dėl slėgio gradiento sprogmenyje. Visatoje su būsenos lygtimi p=-ρ c 2 medžiaga pasiskirsto tolygiai ir nėra slėgio gradientų. Dėl didelio neigiamo slėgio pasikeičia gravitacinio lauko šaltinio ženklas ρ c 2 +3p ir atsiranda efektyvi antigravitacija, tai yra materijos sklaida. Taigi impulsas pasaulio plėtimuisi, Hablo plėtimosi dėsnio susidarymui, priežastingumo Visatoje dideliais atstumais įtvirtinimui, taip pat plėtimosi kinetinės energijos ir potencialios energijos išlyginimui. laukas, buvo veiksminga antigravitacija, kurią sukėlė neigiamas slėgis, kuris, kaip manoma, egzistavo ankstyvojoje Visatoje Infliacijos stadijoje įvyko dar vienas svarbus procesas: mažo tankio trukdžių atsiradimas dėl skaliarinio lauko vakuuminių kvantinių svyravimų ir kvantinių. metrinės svyravimai – gravitacinės bangos. Medžiaga su būsenos lygtimi p=-ρ c 2 yra nestabilus mažų trikdžių atžvilgiu. Garso greitis kvadratu tokioje medžiagoje yra neigiamas dydis, todėl nedidelio trikdymo, apibūdinamo eksponentu su įsivaizduojamu mažėjimu, raida pasirodo esąs eksponentiškai augantis arba eksponentiškai nykstantis dydis. Eksponentinis trikdymo augimas sunaikina neigiamo slėgio medžiagą ir sustabdo infliaciją. Tačiau kadangi skirtingose ​​erdvės vietose sėklų trikdžiai turėjo skirtingą amplitudę ir todėl skirtingu metu išaugo iki kritinės vertės, tai infliacija skirtingose ​​erdvės vietose sustoja skirtingu laiku. Perėjimas iš plėtimosi stadijos, kai mastelio koeficientas keičiasi pagal eksponentinį dėsnį (infliacijos era), į Friedmano plėtimosi stadiją, kai mastelio koeficientas keičiasi pagal galios dėsnį, nevyksta vienu metu. Tai sukelia formos metrikos svyravimus h~Hδ t(r), kur δ t(r) yra delsimas, priklausantis nuo erdvės taško, ir H- Hablo parametras infliacijos eroje Vakuuminiai kvantiniai svyravimai, kurie dažniausiai atsiranda tik mikroskopinėse skalėse, sparčiai didėja eksponentiškai besiplečiančioje Visatoje ir tampa kosmologiškai reikšmingi. Taigi, vėlesnės galaktikų sankaupos ir pačios galaktikos yra makroskopinės kvantinių svyravimų apraiškos ankstyvosiose Visatos vystymosi stadijose. Fotonai, judėdami kintamajame gravitaciniame lauke, keičia savo dažnį ir atitinkamai temperatūrą. Todėl kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės temperatūra skirtingomis dangaus kryptimis skiriasi. Kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės temperatūros svyravimų kampinis spektras yra vienareikšmiškai susijęs su gravitacinio lauko trikdžių spektru. Stebint kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės anizotropiją, galima atkurti pirminių trikdžių spektrą. Iš pirminių materijos trikdžių spektro ir gravitacinių bangų spektro galima rekonstruoti fizikos dėsnius infliacijos stadijoje, tai yra 10 16 GeV energijos srityje. Dabar, atlikus kosminius eksperimentus RELIKT ir COBE (COsmic Background Explorer) ir antžeminius eksperimentus TENERIFE, SASKATOON ir SAT, kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės anizotropijos kampinis spektras buvo išmatuotas kampų diapazone nuo 90°. iki 30′. Fig. 2 paveiksle pavaizduoti teoriniai kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės kampinių svyravimų spektrai, kuriuos sudaro skaliariniai trikdžiai (ty tankio svyravimai) ir gravitacinės bangos. Išmatuotos vertės yra artimos apskaičiuotoms, o tai patvirtina teorinių konstrukcijų pagrįstumą.

Labai svarbi šių eksperimentų pasekmė yra galimybė padaryti tam tikras išvadas apie fizines sąveikas 10 16 GeV energijos diapazone. Galima sakyti, kad infliacinės Visatos teorija gavo pirmąjį eksperimentinį patvirtinimą. Šių matavimų išvados taip pat yra pirmieji eksperimentiniai duomenys, susiję su sąveikos elgesiu 10 16 GeV energijos srityje. Čia tinka keli žodžiai apie visuotinę šių duomenų reikšmę žmogui. Pirmieji fiziniai eksperimentiniai žmonijos duomenys buvo susiję su energijos skale ~1 eV vienai molekulei, tai yra su šakų, malkų ir anglies deginimu. Ugnies įvaldymas leido mūsų protėviams tapti homo sapiens. Pirma, eksperimentinis fizinis, o vėliau technologinis energijos skalės nuo ~100 keV iki ~1 MeV įvaldymas paskelbė branduolinio ir termobranduolinio amžiaus pradžią. Tai perkelia „viską“ tik milijoną kartų energijos skalėje! Ką tada žada eksperimentinės žinios žmonijai, kai juda dešimtis milijardų milijardų kartų, nuo 1 MeV iki 10 16 GeV!

4. Bariosintezės stadija

[n p-n p ~]/nγ ∝10 - 9 .

Šis eksperimento ir teorijos neatitikimas iškelia materijos ir antimaterijos asimetrijos Visatoje problemą. Dažniau tai vadinama problema, tai reiškia, kad Visatoje yra barionų (protonų ir neutronų), o antibarionų (antiprotonų ir antineutronų) beveik visiškai nėra. Kosminiuose spinduliuose aptinkamas tam tikras skaičius antiprotonų, tačiau jų dalis yra nedidelė ir jie nėra kosmologinės kilmės. Protonų skilimo laikas viršija 10 32 metus, o neutronų skilimo laikas yra apie 20 minučių. Taip pat yra keletas trumpaamžių barionų. Eksperimentai rodo visų šių dalelių bendro barionų skaičiaus išsaugojimą visuose sąveikos procesuose. Pavyzdžiui, jei neutronas suyra, tada dėl sąveikos atsiranda kitas barionas - protonas: n→p+e+ +ν ~ ; jei dėl reakcijos atsiranda papildomas protonas, tada šį procesą būtinai lydi tam tikros rūšies antibarionas, pavyzdžiui, antiprotonas p ~ :

π + + p→p+p ~ +π + .

Norint apibūdinti šį eksperimentinį faktą, pagal analogiją su elektros krūvio išsaugojimu buvo įvesta bariono krūvio išsaugojimo sąvoka. Ryškiausias įrodymas, patvirtinantis bariono krūvio išsaugojimą, yra pastebėtas protono stabilumas, o ryškiausias ir vienintelis eksperimentinis faktas, paneigiantis šią mintį, yra materijos buvimas šiuolaikinėje Visatoje. Prieštaravimas gali būti išspręstas Didžiosios unifikacijos modelių rėmuose (žr. I. L. Buchbinderio straipsnį), kuriuose vieningai aprašomos trijų tipų pagrindinės sąveikos: stiprioji (branduolinė), silpnoji (dalyvaujant neutrinams) ir elektromagnetinė, kurios numato bariono krūvio neišsaugojimą esant itin didelei energijai nuo ~10 15 GeV ir didesnės. Tiksliau, šios teorijos teigia, kad yra dalelės, vadinamos X- Ir Y-leptokvarkai, turintys ir barionų, ir leptonų savybių. Jie sąveikauja su kvarkais q ir leptonai l tokiu būdu: q+q↔X↔q ~ +l~ . Čia yra simboliai q~ ir l~ žymi atitinkamai antikvarką ir antileptoną. Šioje reakcijų grandinėje bariono krūvis neišsaugomas, nes kvarko bariono krūvis b=1/3, antikvarko bariono krūvis yra atitinkamai -1/3, tai yra, tokio tipo reakcijoje bariono krūvis sunaikinamas, Δ b=-1.

Hipotetinių leptokvarkų pagalba galima paaiškinti didelį protonų stabilumą, kitaip tariant, eksperimentuose pastebėtą bariono krūvio išsaugojimą. Protonų skilimas šiuose modeliuose vyksta pagal schemą, parodytą Fig. 3. Pagal elementariųjų dalelių teoriją protonas yra trijų kvarkų sistema ( u, u, d). Iš „Grand Unified“ modelių matyti, kad yra sąveika, kuri perduoda du kvarkus u, dį itin sunkią dalelę X. Tačiau dalelių gimimo procesas X yra virtualus, tai yra, tikroji dalelė negimsta, nes masė Xžymiai didesnė už protono masę ir gimus tikrajai dalelei, turinčiai masę m x būtų pažeistas energijos tvermės dėsnis. Dėl to virtualus X-leptokvarkas skyla į leptoną (tai gali būti pozitronas arba miuonas) ir kvarką u~ , kuris dėl sąveikos su trečiuoju kvarku u, kuris sudarė protoną, sudaro, pavyzdžiui, π 0 - arba K- mezonas. Poreikis leisti tarpiniam supermasyvios dalelės egzistavimui protonų skilimo metu X lemia tai, kad šios reakcijos tikimybė per laiko vienetą yra labai maža, Γ≈e 4 ( m p/m X) 4 m p dėl didelės masės X-leptokvarkas. Kitaip tariant, Grand Unified modeliuose protono irimo metu bariono krūvis iš tikrųjų gali pasikeisti, tačiau norint užregistruoti bent vieną vieno protono skilimo įvykį, reikėtų palaukti mažiausiai 10 32 m. . Taip pat galima sutrumpinti laukimo laiką, pavyzdžiui, iki vienerių metų, tačiau tokiu atveju vienu metu teks stebėti ne tik vieną protoną, o 100 tonų vandenilio. Tačiau susidūrus dviem protonams jų skilimo tikimybė didėja proporcingai masės sistemos protonų centre esančios energijos kvadratui, o dalelės energijai viršijus ~10 15 GeV, protonų skilimas būna labai intensyvus. Tokios energijos buvo būdingos ankstyvosios Visatos plazmai nuo ~10-42 iki ~10-36 sekundžių po Didžiojo sprogimo. Bariosintezės mechanizmas turi daug bendro su įprastomis cheminėmis reakcijomis, todėl jis vadinamas karštąja bariosinteze, o materijos pertekliaus, palyginti su antimedžiaga, susidarymo era vadinama bariosintezės stadija. Yra keletas alternatyvių barionų pertekliaus susidarymo mechanizmų. Vienas iš šių mechanizmų, veikiantis ženkliai žemesnėje temperatūroje (kai dalelių energija nukrenta iki 10 TeV), vadinamas šalta bariogeneze Tarp kitų barioninio krūvio susidarymo mechanizmų vertas paminėti mechanizmą, susijusį su pirmapradžių juodųjų skylių išgaravimu. (daugiau informacijos rasite D. A. Kiržnicos straipsnyje „Karštos juodosios skylės“ šiame tome). Dėl šio proceso taip pat susidaro medžiagos perteklius, palyginti su antimedžiaga.

5. Nukleosintezė

Palyginus skaičiavimus su stebima elementų gausa, išplaukia, kad bariono tankis Ω b =0,05±0,03. Vandenilio kiekio numatymas ( H≈75%), helis (4 He≈25%), taip pat kiti šviesos elementai, kurie gana gerai sutampa su stebėjimais, yra pagrindinis nukleosintezės teorijos rezultatas, o barionų tankio Visatoje prognozė yra tokia. pagrindinis šios teorijos šalutinis produktas. Nukleosintezės etapas yra paskutinis etapas, kilęs iš ankstyvosios Visatos. Jis baigiasi praėjus 3 minutėms po Didžiojo sprogimo. Mūsų Visatos gyvenimo eros po nukleosintezės eros yra įdomios šiuolaikinės Visatos kosmologijos požiūriu.

6. Išvada

Literatūra

1. Kosmologija. Erdvės fizika. Mažoji enciklopedija. M.: Sov. enciklopedija, 1986, p. 90.
2. Weinberg S. Pirmos trys minutės. M.: Energoizdatas, 1981 m.
3. Dolgovas A.D., Zeldovičius Ya.B., Sažinas M.V. Ankstyvosios Visatos kosmologija. M.: MSU, 1988 m.
4. Zeldovičius Ya.B., Novikovas I.D. Visatos sandara ir evoliucija. M.: Nauka, 1975 m.
5. Okun L.B. Elementariųjų dalelių fizika. M.: Nauka, 1988 m.