Začetna eksplozija. Teorija velikega poka potrjena

Tudi sodobni znanstveniki ne morejo z gotovostjo reči, kaj je bilo v vesolju pred velikim pokom. Obstaja več hipotez, ki odgrnejo tančico skrivnosti nad eno najbolj kompleksna vprašanja vesolja.

Izvor materialnega sveta

Do 20. stoletja sta bila samo dva zagovornika verskega stališča, ki sta verjela, da je svet ustvaril Bog. Znanstveniki, nasprotno, niso hoteli priznati umetne narave vesolja. Fiziki in astronomi so bili zagovorniki ideje, da je vesolje vedno obstajalo, da je svet statičen in da bo vse ostalo tako kot pred milijardami let.

Vendar pa pospešeno znanstveni napredek na prelomu stoletja privedlo do dejstva, da so raziskovalci imeli priložnost preučevati nezemeljske prostore. Nekateri med njimi so prvi poskušali odgovoriti na vprašanje, kaj je bilo v vesolju pred velikim pokom.

Hubblova raziskava

20. stoletje je uničilo številne teorije preteklih obdobij. V izpraznjenem prostoru so se pojavile nove hipoteze, ki so razlagale dotlej nerazumljive skrivnosti. Vse se je začelo z dejstvom, da so znanstveniki ugotovili dejstvo širjenja vesolja. To je naredil Edwin Hubble. Odkril je, da se oddaljene galaksije po svoji svetlobi razlikujejo od tistih kozmičnih jat, ki so bile bližje Zemlji. Odkritje tega vzorca je bilo podlaga za zakon širjenja Edwina Hubbla.

Veliki pok in nastanek vesolja so preučevali, ko je postalo jasno, da vse galaksije "pobegnejo" opazovalcu, ne glede na to, kje je. Kako bi lahko to razložili? Ker se galaksije premikajo, to pomeni, da jih potiska naprej neka vrsta energije. Poleg tega so fiziki izračunali, da so se vsi svetovi nekoč nahajali na eni točki. Zaradi nekega sunka so se začele premikati v vse smeri z nepredstavljivo hitrostjo.

Ta pojav so poimenovali "veliki pok". In nastanek vesolja je bil pojasnjen prav s pomočjo teorije o tem starodavnem dogodku. Kdaj se je to zgodilo? Fiziki so določili hitrost gibanja galaksij in izpeljali formulo, s katero so izračunali, kdaj je prišlo do začetnega "potiska". Točne številke Nihče se ga ne bo odločil poimenovati, vendar se je ta pojav zgodil pred približno 15 milijardami let.

Nastanek teorije velikega poka

Dejstvo, da so vse galaksije viri svetlobe, pomeni, da je prišlo do velikega poka ogromno energije. Prav ona je rodila prav tisti sijaj, ki ga svetovi izgubijo, ko se oddaljijo od epicentra dogajanja. Teorijo velikega poka sta prva dokazala ameriška astronoma Robert Wilson in Arno Penzias. Odkrili so elektromagnetno kozmično mikrovalovno sevanje ozadja, katerega temperatura je bila tri stopinje Kelvinove lestvice (to je -270 Celzija). Ta najdba je podprla idejo, da je bilo vesolje sprva izjemno vroče.

Teorija velikega poka je odgovorila na številna vprašanja, oblikovana v 19. stoletju. Vendar so se zdaj pojavili novi. Na primer, kaj je bilo v vesolju pred velikim pokom? Zakaj je tako homogena, medtem ko bi se ob tako velikem sproščanju energije snov morala neenakomerno razpršiti v vse smeri? Odkritja Wilsona in Arna so postavila dvom o klasični evklidski geometriji, saj je bilo dokazano, da ima prostor ničelno ukrivljenost.

Inflacijska teorija

Nova vprašanja so to pokazala sodobna teorija nastanek sveta je fragmentaren in nepopoln. Vendar za dolgo časa zdelo se je, da bo nemogoče preseči tisto, kar so odkrili v 60. letih. In šele nedavne raziskave znanstvenikov so omogočile oblikovanje novega pomembnega načela za teoretična fizika. To je bil super hiter pojav inflacijsko ekspanzijo Vesolje. Raziskano in opisano je bilo z uporabo kvantna teorija polja in splošna teorija Einsteinova relativnost.

Kaj je torej bilo v vesolju pred velikim pokom? Sodobna znanost to obdobje imenuje "inflacija". Na začetku je bilo le polje, ki je zapolnjevalo ves domišljijski prostor. Lahko ga primerjamo s snežno kepo, vrženo po hribu navzdol zasnežena gora. Gruda se bo zvalila navzdol in povečala. Enako je polje zaradi naključnih nihanj spreminjalo svojo strukturo v nepredstavljivem času.

Ko se je oblikovala homogena konfiguracija, je prišlo do reakcije. Vsebuje največje skrivnosti vesolja. Kaj se je zgodilo pred velikim pokom? Inflacijsko polje, ki sploh ni bilo podobno trenutni materiji. Po reakciji se je začela rast vesolja. Če nadaljujemo analogijo s snežno kepo, potem so se za prvo skotalile druge snežne kepe, ki so se prav tako povečale. Trenutek velikega poka v tem sistemu lahko primerjamo z drugim, ko je ogromen blok padel v brezno in na koncu trčil ob tla. V tistem trenutku se je sprostila ogromna količina energije. Še vedno ne more zmanjkati. Naše vesolje danes raste zaradi nadaljevanja reakcije iz eksplozije.

Snov in polje

Vesolje zdaj sestavlja nepredstavljivo število zvezd in drugega kozmična telesa. Ta agregat snovi oddaja ogromno energije, kar je v nasprotju s fizikalnim zakonom o ohranjanju energije. Kaj piše? Bistvo tega principa je v tem, da v neskončnem časovnem obdobju ostane količina energije v sistemu nespremenjena. Toda kako se to lahko ujema z našim vesoljem, ki se še naprej širi?

Na to vprašanje je lahko odgovorila inflacijska teorija. Izredno redko se zgodi, da so takšne skrivnosti vesolja razrešene. Kaj se je zgodilo pred velikim pokom? Inflacijsko polje. Po nastanku sveta je njegovo mesto prevzela nam znana snov. Vendar pa poleg tega obstaja v vesolju tudi, ki ima negativno energijo. Lastnosti teh dveh entitet so nasprotne. To kompenzira energijo, ki prihaja iz delcev, zvezd, planetov in druge snovi. To razmerje tudi pojasnjuje, zakaj se vesolje še ni spremenilo v črno luknjo.

Ko se je veliki pok prvič zgodil, je bil svet premajhen, da bi se lahko karkoli sesulo. Sedaj, ko se je vesolje razširilo, so se v nekaterih njegovih delih pojavile lokalne črne luknje. Njihovo gravitacijsko polje absorbira vse okoli sebe. Iz njega ne more uiti niti svetloba. To je pravzaprav razlog, zakaj takšne luknje postanejo črne.

Širjenje vesolja

Čeprav teoretična osnova teorija inflacije, še vedno ni jasno, kako je izgledalo vesolje pred velikim pokom. Človeška domišljija si te slike ne more predstavljati. Dejstvo je, da je inflacijsko polje nematerialno. Tega ni mogoče razložiti z običajnimi zakoni fizike.

Ko je prišlo do velikega poka, se je inflacijsko polje začelo širiti s hitrostjo, ki je presegla svetlobno hitrost. Glede na fizikalne indikatorje v vesolju ni nič materialnega, kar bi se lahko gibalo hitreje od tega indikatorja. Svetloba se širi čez obstoječi svet z neverjetnimi številkami. Inflacijsko polje se je širilo s še večjo hitrostjo, prav zaradi svoje nematerialne narave.

Trenutno stanje vesolja

Trenutno obdobje v razvoju vesolja je idealno primerno za obstoj življenja. Znanstveniki težko določijo, kako dolgo bo trajalo to časovno obdobje. Toda če bi se kdo lotil takšnih izračunov, bi bile dobljene številke nič manj kot na stotine milijard let. Za enega človeško življenje je tak segment tako velik, da tudi v matematični račun mora biti napisano z uporabo potenc. Sedanjost je raziskana veliko bolje kot prazgodovina vesolja. Kar se je dogajalo pred velikim pokom, bo tako ali tako ostalo le predmet teoretičnih raziskav in drznih izračunov.

V materialnem svetu tudi čas ostaja relativna vrednota. Na primer, kvazarji (vrsta astronomskega objekta), ki obstajajo na razdalji 14 milijard svetlobnih let od Zemlje, so 14 milijard svetlobnih let za našim običajnim "zdaj". Ta časovni razkorak je ogromen. Težko je definirati celo matematično, da ne omenjam dejstva, da si je s pomočjo človeške domišljije (tudi najbolj goreče) preprosto nemogoče jasno predstavljati kaj takega.

Sodobna znanost lahko teoretično pojasni celotno naše življenje materialni svet, začenši s prvimi delčki sekund svojega obstoja, ko se je pravkar zgodil veliki pok. Celotna zgodba Vesolje se še vedno obnavlja. Astronomi odkrivajo novo neverjetna dejstva s posodobljeno in izboljšano raziskovalno opremo (teleskopi, laboratoriji itd.).

Vendar pa obstajajo tudi pojavi, ki jih še vedno ne razumemo. Takšna bela lisa je na primer njegova temna energija. Bistvo te skrite gmote še naprej buri zavest najbolj izobraženih in naprednih fizikov našega časa. Poleg tega se ni pojavilo enotno stališče o razlogih, zakaj je v vesolju še vedno več delcev kot antidelcev. O tej zadevi je bilo oblikovanih več. temeljne teorije. Nekateri od teh modelov so najbolj priljubljeni, vendar mednarodna znanstvena skupnost še nobenega od njih ni sprejela kot

Na lestvici univerzalnega znanja in ogromnih odkritij 20. stoletja se te vrzeli zdijo precej nepomembne. Toda zgodovina znanosti z zavidljivo pravilnostjo kaže, da razlaga takšnih "majhnih" dejstev in pojavov postane osnova za celotno razumevanje človeštva o disciplini kot celoti (v v tem primeru govorimo o o astronomiji). Zato bodo prihodnje generacije znanstvenikov gotovo imele kaj početi in kaj odkrivati ​​na področju spoznavanja narave vesolja.

Tečajna naloga na temo " Teoretične osnove napredne tehnologije"

Izpolnila: Larisa Mirzodzhonovna Belozerskaya, tečaj I

Moskovska država odprta univerza, podružnica

Kozmologija je fizična študija vesolja, ki vključuje teorijo o vsem, kar zajemajo astronomska opazovanja sveta kot dela vesolja.

Največji dosežek moderna kozmologija postal model širitve vesolja, imenovan teorija velikega poka.

Po tej teoriji se ves opazovani prostor širi. Toda kaj se je zgodilo na samem začetku? Vsa materija v kozmosu je bila v nekem začetnem trenutku dobesedno stisnjena v nič – stisnjena v eno samo točko. Imel je fantastično ogromno gostoto – skoraj nemogoče si je predstavljati, izraža se kot število, v katerem je za ena 96 ničel – in prav tako nepredstavljivo visoko temperaturo. Astronomi so to stanje poimenovali singularnost.

Iz neznanega razloga je to neverjetno ravnovesje nenadoma porušilo dejanje gravitacijske sile- težko si je sploh predstavljati, kakšni so morali biti glede na neskončno veliko gostoto "pramaterije"!

Znanstveniki so temu trenutku dali ime "veliki pok". Vesolje se je začelo širiti in ohlajati.

Treba je opozoriti, da vprašanje, kakšno rojstvo je bilo vesolje - "vroče" ali "hladno" - ni bilo takoj nedvoumno rešeno in je dolgo časa zasedalo misli astronomov. Zanimanje za problem še zdaleč ni bilo praznovanje – navsezadnje iz fizično stanje snov v začetnem trenutku odvisna na primer od starosti vesolja. Poleg tega lahko pri visokih temperaturah pride do termonuklearnih reakcij. torej kemična sestava"Vroče" vesolje se mora razlikovati od sestave "hladnega" vesolja. In to posledično določa velikost in tempo razvoja nebesna telesa...

Več desetletij sta obe različici - "vroče" in "hladno" rojstvo vesolja - obstajali v kozmologiji pod enakimi pogoji, imeli so tako zagovornike kot kritike. Zadeva je ostala "majhna" - potrebno jih je bilo potrditi z opazkami.

Sodobna astronomija lahko pritrdilno odgovori na vprašanje, ali obstajajo dokazi za hipotezo o vročem vesolju in velikem poku. Leta 1965 je prišlo do odkritja, ki po mnenju znanstvenikov neposredno potrjuje, da je bila snov vesolja v preteklosti zelo gosta in vroča. Izkazalo se je, da v vesolju obstajajo elektromagnetni valovi, ki so se rodili v tistem daljnem obdobju, ko ni bilo zvezd, galaksij, sončni sistem.

Možnost obstoja takšnega sevanja so astronomi napovedali že veliko prej. Sredi 1940-ih. Ameriški fizik George Gamow (1904-1968) se je lotil problemov nastanka in izvora vesolja. kemični elementi. Izračuni, ki so jih izvedli Gamow in njegovi učenci, so omogočili predstavo, da je bilo v vesolju v prvih sekundah njegovega obstoja zelo visoka temperatura. Segreta snov je "zažarela" - oddajala je elektromagnetne valove. Gamow je predlagal, da bi jih morali opazovati tudi v moderna doba v obliki šibkih radijskih valov in celo napovedal temperaturo tega sevanja - približno 5-6 K.

Leta 1965 sta se ameriška znanstvenika radijska inženirja Arno Penzias in Robert Wilson registrirala kozmično sevanje, ki ga ni bilo mogoče pripisati nobeni takrat znani kozmični vir. Astronomi so prišli do zaključka, da je to sevanje, ki ima temperaturo približno 3 K, ostanek (iz latinskega "ostanka", od tod tudi ime sevanja - "relikvija") tistih daljnih časov, ko je bilo vesolje fantastično vroče. Zdaj so se astronomi lahko odločili za "vroče" rojstvo vesolja. A. Penzias in R. Wilson sta leta 1978 prejela Nobelovo nagrado za odkritje kozmičnega mikrovalovnega ozadja (npr. uradno ime kozmično mikrovalovno sevanje ozadja) pri valu 7,35 cm.

Veliki pok je ime za nastanek vesolja. V okviru tega koncepta se verjame, da je bilo začetno stanje vesolja točka, imenovana točka singularnosti, v kateri sta bili koncentrirani vsa snov in energija. Karakterizirali so jo neskončno visoka gostota zadeva. Specifične lastnosti točke singularnosti niso znane, tako kot ni znano, kaj je bilo pred stanjem singularnosti.

Spodaj je predstavljena približna kronologija dogodkov, ki so sledili od ničelne točke v času - začetka širitve:

Ni zanesljivih informacij o pogojih in dogodkih, ki so se zgodili pred trenutkom 5·10-44 sekund – koncem prvega časovnega kvanta. O fizikalni parametri tiste dobe, lahko rečemo le, da je bila takrat temperatura 1,3·1032 K, gostota snovi pa približno 1096 kg/m3. Navedene vrednosti so omejitve uporabe obstoječe teorije. Izhajajo iz razmerij med svetlobno hitrostjo, gravitacijsko konstanto, Planckovo in Boltzmannovo konstanto in se imenujejo "Planckove".

Dogodke v obdobju od 5·10-44 do 10-36 sekund odraža model " inflacijsko vesolje”, opis, ki je težak in ga ni mogoče podati v okviru te predstavitve. Vendar je treba opozoriti, da je po tem modelu širjenje vesolja potekalo brez zmanjšanja volumetrične koncentracije energije in pod negativnim pritiskom primarne mešanice snovi in ​​energije, to je tako rekoč odboj materialnih predmetov. drug od drugega, kar je povzročilo širjenje vesolja, ki traja še danes.

Za razumevanje procesov, ki so se odvijali v obdobju 10-36-10-4 sekund od začetka eksplozije, je potrebno poglobljeno poznavanje fizike osnovnih delcev. V tem obdobju elektromagnetno sevanje in elementarni delci - različne vrste mezoni, hiperoni, protoni in antiprotoni, nevtroni in antinevtroni, nevtrini in antinevtrini itd. obstajala v ravnotežju, tj. njihove volumske koncentracije so bile enake. Zelo pomembno vlogo V tem času so najprej igrala polja močnih in nato šibkih interakcij.

V obdobju 10-4 - 10-3 sekund je prišlo do oblikovanja celotne množice elementarnih delcev, ki, preoblikovani drug v drugega, zdaj sestavljajo celotno vesolje. Zgodila se je anihilacija velike večine elementarnih delcev in antidelcev, ki so obstajali prej. V tem obdobju se je pojavila barionska asimetrija, za katero se je izkazalo, da je posledica zelo majhnega, le milijardnega, presežka števila barionov nad antibarioni. Očitno se je pojavil takoj po dobi inflacijske ekspanzije vesolja. Pri temperaturi 1011 stopinj se je gostota vesolja že zmanjšala na vrednost, značilno za atomska jedra. V tem času se je temperatura v tisočinkah sekunde prepolovila. Istočasno se je rodilo obstoječe in zdaj reliktno nevtrinsko sevanje. Vendar kljub veliki gostoti, ki ni manjša od 400 kosov/cm3, in zmožnosti pridobivanja z njeno pomočjo pomembne informacije o tistem obdobju nastanka vesolja, njegova registracija še ni izvedljiva.

Posledično v obdobju od 10-3 do 10-120 sekund termonuklearne reakcije nastala so helijeva jedra in zelo majhno število jeder nekaterih drugih lahkih kemijskih elementov, precejšen del protonov – vodikovih jeder pa se ni združil v atomska jedra. Vsi so ostali potopljeni v "ocean" prosti elektroni in fotoni elektromagnetno sevanje. Od tega trenutka naprej je bilo v primarnem plinu vzpostavljeno razmerje: 75-78% vodika in 25-22% helija - glede na maso teh plinov.

V obdobju med 300 tisoč in 1 milijonom let je temperatura vesolja padla na 3000 - 45000 K in začela se je doba rekombinacije. Prejšnji prosti elektroni so se združili z lahkimi atomska jedra in protoni. Nastali so atomi vodika, helija in številni atomi litija. Zadeva je postala prozorna in od nje se je "ločilo" do sedaj opazovano kozmično mikrovalovno ozadje. Vse trenutno opažene značilnosti kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja, na primer nihanja temperature njegovih tokov, ki prihajajo iz različnih območij na nebesna krogla ali pa njihova polarizacija odraža sliko lastnosti in porazdelitve snovi v tistem času.

V naslednjih - prvih milijardah let obstoja vesolja se je njegova temperatura znižala s 3000 - 45000 K na 300 K. Zaradi dejstva, da so v tem obdobju viri elektromagnetnega sevanja - zvezde, kvazarji itd. v vesolju še ni oblikovano. Reliktno sevanje se je že ohladilo; to obdobje se imenuje "temna doba" vesolja.

Veliki pok

Veliki pok. Tako se imenuje teorija oziroma ena izmed teorij o nastanku ali, če hočete, nastanku vesolja. Ime je morda preveč lahkomiselno za tako grozljiv in strah vzbujajoč dogodek. Še posebno zastrašujoče, če ste se kdaj vprašali zelo težka vprašanja o vesolju.

Na primer, če je vesolje vse, kar je, kako se je potem začelo? In kaj se je zgodilo pred tem? Če prostor ni neskončen, kaj je potem onkraj njega? In kam naj bi to nekaj pravzaprav sodilo? Kako lahko razumemo besedo »neskončno«?

Te stvari je težko razumeti. Poleg tega, ko začnete razmišljati o tem, dobite srhljiv občutek nečesa veličastnega in groznega. Toda vprašanja o vesolju so eno najpomembnejših vprašanj, ki si jih je človeštvo zastavljalo v svoji zgodovini.

Kakšen je bil začetek obstoja vesolja?

Večina znanstvenikov je prepričanih, da se je obstoj vesolja začel z izjemno veliko eksplozijo snovi, ki se je zgodila pred približno 15 milijardami let. Več let je večina znanstvenikov delila hipotezo, da je začetek vesolja postavila velika eksplozija, ki so jo znanstveniki v šali poimenovali "veliki pok". Po njihovem mnenju se vsa materija in ves prostor, ki ga danes predstavljajo milijarde in milijone galaksij in zvezd, pred 15 milijardami let umešča v majhen prostor, ki ni večji od nekaj besed v tem stavku.

Sorodni materiali:

Najbolj večjih planetov Vesolje

Kako je nastalo vesolje?

Znanstveniki verjamejo, da je pred 15 milijardami let ta majhna prostornina eksplodirala v drobne delce, manjše od atomov, kar je povzročilo obstoj vesolja. Sprva je bila meglica drobni delci. Kasneje, ko so se ti delci združili, so nastali atomi. Zvezdne galaksije so nastale iz atomov. Od tistega velikega poka se vesolje še naprej širi, kot napihnjen balon.

Dvomi o teoriji velikega poka

Toda v zadnjih nekaj letih so znanstveniki, ki preučujejo strukturo vesolja, prišli do več nepričakovanih odkritij. Nekateri med njimi dvomijo v teorijo velikega poka. Kaj lahko storite, naš svet ne ustreza vedno našim udobnim predstavam o njem.

Porazdelitev snovi med eksplozijo

Eden od problemov je način, kako je snov porazdeljena po vesolju. Ko predmet eksplodira, njegova vsebina enakomerno odleti v vse smeri. Z drugimi besedami, če bi bila snov najprej stisnjena v majhno prostornino in nato eksplodirala, bi morala biti snov enakomerno porazdeljena po vesolju.

Realnost pa je zelo drugačna od pričakovanih idej. Živimo v zelo neenakomerno napolnjenem vesolju. Ko gledamo v vesolje, se posamezne grude snovi pojavljajo na razdalji drug od drugega. Tu in tam so raztresene ogromne galaksije vesolje. Med galaksijami so ogromna območja nezapolnjene praznine. Za več visoki ravni galaksije so združene v jate - jate, te slednje pa v mega jate. Kakor koli že, znanstveniki še niso prišli do enotnega mnenja o tem, kako in zakaj so nastale takšne strukture. Poleg tega se je pred kratkim pri vsem skupaj pojavila nova, še hujša težava.

Imenuje se veda, ki proučuje vesolje kot enotno celoto in metagalaksijo kot del vesolja kozmologija. George Gamow, ameriški teoretični fizik, predlaga, da naše Vesolje, tj. Metagalaksija, rojena v vročem stanju s temperaturo okoli 10 32 K. Gamow je ta model imenoval "Kozmologija velikega poka".

Človeško dojemanje sveta okoli sebe je bilo vedno dvoumno. Nekdo še vedno ne verjame v obstoj ogromno vesolje okoli nas nekateri ljudje mislijo, da je Zemlja ploščata. Pred znanstvenim prebojem v 20. stoletju je bilo le nekaj različic nastanka sveta. Sledilci verskih nazorov verjel v božansko posredovanje in stvarjenje višja inteligenca, tiste, ki se niso strinjali, so včasih zažgali. Obstajala je tudi druga stran, ki je verjela, da je svet okoli nas, pa tudi vesolje, neskončen.

Za mnoge ljudi se je vse spremenilo, ko je imel Albert Einstein leta 1917 govor, v katerem je širši javnosti predstavil svoje življenjsko delo – Splošno teorijo relativnosti. Genij 20. stoletja je z enačbami, ki jih je izpeljal, povezal prostor-čas z materijo prostora. Kot rezultat se je izkazalo, da je vesolje končno, nespremenjene velikosti in ima obliko pravilnega valja.

Ob zori tehničnega preboja nihče ni mogel ovreči Einsteinovih besed, saj je bila njegova teorija preveč zapletena celo za največji umi začetek 20. stoletja. Ker drugih možnosti ni bilo, je model valjastega mirujočega vesolja znanstvena skupnost sprejela kot splošno sprejet model našega sveta. Vendar je lahko živela le nekaj let. Potem ko so si fiziki lahko opomogli od znanstvena dela Einsteina in jih začel razstavljati, vzporedno s tem so se začele prilagajati teoriji relativnosti in specifičnim izračunom nemškega znanstvenika.

Leta 1922 je bil članek nenadoma objavljen v reviji Izvestia Physics Ruski matematik Alexander Friedman, v katerem navaja, da se je Einstein motil in naše vesolje ne miruje. Friedman pojasnjuje, da so izjave nemškega znanstvenika o nespremenljivosti polmera ukrivljenosti prostora napačne; v resnici se radij spreminja glede na čas. V skladu s tem se mora vesolje širiti.

Poleg tega je tukaj Friedman podal svoje predpostavke o tem, kako natančno bi se lahko vesolje širilo. Skupaj so bili trije modeli: pulzirajoče vesolje (predpostavka, da se vesolje širi in krči z določeno periodičnostjo v času); širitveno vesolje iz mase in tretji model – širjenje iz točke. Ker takrat ni bilo drugih modelov, razen božjega posredovanja, so fiziki vse tri Friedmanove modele hitro vzeli na znanje in jih začeli razvijati v svojo smer.

Delo ruskega matematika je rahlo zbodlo Einsteina in istega leta je objavil članek, v katerem je izrazil svoje pripombe glede Friedmanovega dela. V njej skuša nemški fizik dokazati pravilnost svojih izračunov. To se je izkazalo za precej neprepričljivo in ko je bolečina zaradi udarca v samozavest nekoliko popustila, je Einstein v reviji Izvestia Physics objavil še en zapis, v katerem je rekel:

« V prejšnji objavi sem kritiziral zgornje delo. Vendar je moja kritika, kot sem se prepričal iz Friedmanovega pisma, ki mi ga je sporočil gospod Krutkov, temeljila na napaki v izračunih. Mislim, da so Friedmanovi rezultati pravilni in mečejo novo luč».

Znanstveniki so morali priznati, da so vsi trije Friedmanovi modeli videza in obstoja našega vesolja povsem logični in imajo pravico do življenja. Vsi trije so razloženi z jasnimi matematičnimi izračuni in ne puščajo vprašanj. Razen ene stvari: zakaj bi se vesolje začelo širiti?

Teorija, ki je spremenila svet

Izjave Einsteina in Friedmana so vodile znanstveno skupnost k resnemu dvomu o izvoru vesolja. Zahvaljujoč splošni teoriji relativnosti se je pojavila priložnost za osvetlitev naše preteklosti in fiziki je niso zamudili. Eden od znanstvenikov, ki je poskušal predstaviti model našega sveta, je bil astrofizik Georges Lemaitre iz Belgije. Omeniti velja, da je bil Lemaitre katoliški duhovnik, vendar je hkrati študiral matematiko in fiziko, kar je za naš čas prava neumnost.

Georges Lemaitre se je začel zanimati za Einsteinove enačbe in z njihovo pomočjo je lahko izračunal, da je naše vesolje nastalo kot posledica razpada nekega superdelca, ki je bil zunaj prostora in časa pred začetkom cepitve, ki jo pravzaprav lahko štejemo za eksplozija. Ob tem fiziki ugotavljajo, da je Lemaitre prvi osvetlil rojstvo vesolja.

Teorija o eksplodiranem superatomu ni ustrezala le znanstvenikom, ampak tudi duhovščini, ki je bila zelo nezadovoljna s sodobnimi znanstvenimi odkritji, za kar so morali pripraviti nove razlage Svetega pisma. Veliki pok ni prišel v bistven konflikt z religijo; morda je na to vplivala vzgoja samega Lemaîtra, ki je svoje življenje posvetil ne le znanosti, ampak tudi služenju Bogu.

22. novembra 1951 je papež Pij XII. izjavil, da teorija velikega poka ni v nasprotju s svetim pismom in katoliško dogmo o nastanku sveta. Tudi pravoslavna duhovščina je izjavila, da na to teorijo gleda pozitivno. To teorijo so razmeroma nevtralno sprejeli tudi pripadniki drugih veroizpovedi, nekateri so celo rekli, da v njihovi sveti spisi obstajajo sklicevanja na Veliki pok.

Vendar kljub temu, da Teorija velikega poka je v tem trenutku je splošno sprejet kozmološki model, je številne znanstvenike zapeljal v slepo ulico. Po eni strani se je eksplozija superdelca popolnoma ujemala z logiko moderna fizika, po drugi strani pa je zaradi takšnega poka predvsem le težke kovine, zlasti železo. Toda, kot se je izkazalo, je vesolje sestavljeno predvsem iz ultralahkih plinov - vodika in helija. Nekaj ​​ni štimalo, zato so fiziki nadaljevali s teorijo o nastanku sveta.

Sprva izraz "veliki pok" ni obstajal. Lemaître in drugi fiziki so ponudili le dolgočasno ime "dinamični evolucijski model", kar je med študenti povzročilo zehanje. Šele leta 1949 je britanski astronom in kozmolog Freud Hoyle na enem od svojih predavanj dejal:

»Ta teorija temelji na predpostavki, da je vesolje nastalo v procesu enega samega močna eksplozija in zato obstaja samo končni čas… Ta ideja o velikem poku se mi zdi povsem nezadovoljiva.«.

Od takrat se je ta izraz pogosto uporabljal v znanstvenih krogih in splošnem razumevanju zgradbe vesolja.

Od kod vodik in helij?

Prisotnost lahkih elementov je zmedla fizike in mnogi privrženci teorije velikega poka so se odločili najti njihov izvor. Dolga leta jim ni uspelo doseči poseben uspeh, dokler leta 1948 briljantni znanstvenik George Gamow iz Leningrada končno ni uspel vzpostaviti tega vira. Gamow je bil eden od Friedmanovih učencev, zato se je z veseljem lotil razvoja teorije svojega učitelja.

Gamow si je poskušal predstavljati življenje vesolja v nasprotni smeri in čas previjal nazaj do trenutka, ko se je šele začelo širiti. Do takrat je, kot vemo, človeštvo že odkrilo principe termonuklearne fuzije, zato je Friedmann-Lemaitrova teorija dobila pravico do življenja. Ko je bilo vesolje zelo majhno, je bilo v skladu z zakoni fizike zelo vroče.

Po Gamowu le sekundo po velikem poku vesolje novo vesolje napolnjena z osnovnimi delci, ki so začeli medsebojno delovati. Posledično se je začela termonuklearna fuzija helija, ki jo je odeski matematik Ralph Asher Alfer lahko izračunal za Gamowa. Po Alpherjevih izračunih je bilo le pet minut po velikem poku vesolje tako napolnjeno s helijem, da se bodo morali tudi zagrizeni nasprotniki teorije velikega poka sprijazniti in sprejeti ta model kot glavni v kozmologiji. Gamow s svojim raziskovanjem ni le odprl novih poti za preučevanje vesolja, ampak je obudil tudi Lemaîtrovo teorijo.

Kljub stereotipom o znanstvenikih jim ne gre zanikati romantike. Gamow je svoje raziskave o teoriji super vročega vesolja v času velikega poka objavil leta 1948 v svojem delu "Izvor kemičnih elementov". Kot pomočnika ni navedel le Ralpha Asherja Alpherja, ampak tudi Hansa Betheja, ameriškega astrofizika in bodočega nagrajenca. Nobelova nagrada. Na naslovnici knjige se je izkazalo: Alpher, Bethe, Gamow. Vas ne spominja na nič?

Toda kljub dejstvu, da so Lemaîtrejeva dela dobila drugo življenje, fiziki še vedno niso mogli odgovoriti najbolj vznemirljivo vprašanje: kaj se je zgodilo pred velikim pokom?

Poskusi obujanja Einsteinovega stacionarnega vesolja

Vsi znanstveniki se niso strinjali s teorijo Friedman-Lemaître, kljub temu pa so morali učiti splošno sprejeto kozmološki model. Na primer, astronom Fred Hoyle, ki je sam skoval izraz "veliki pok", je dejansko verjel, da eksplozije ni bilo, in je svoje življenje posvetil temu, da bi to dokazal.
Hoyle je postal eden tistih znanstvenikov, ki v našem času predlagajo alternativni videz na sodobni svet. Večina fizikov je glede trditev precej kul podobni ljudje, vendar jih to prav nič ne moti.

Da bi osramotili Gamowa in njegovo utemeljitev teorije velikega poka, so se Hoyle in podobno misleči ljudje odločili razviti lasten model izvora vesolja. Za osnovo so vzeli Einsteinove predloge, da vesolje miruje, in naredili nekaj prilagoditev, ki nakazujejo alternativne razloge za širjenje vesolja.

Če so privrženci teorije Lemaitre-Friedmanna verjeli, da je vesolje nastalo iz ene same nadgoste točke z neskončno majhnim polmerom, je Hoyle predlagal, da snov nenehno nastaja iz točk, ki se nahajajo med galaksijami, ki se oddaljujejo druga od druge. V prvem primeru je celotno vesolje nastalo iz enega delca, s svojim neskončno število zvezde in galaksije. V drugem primeru ena točka zagotavlja dovolj snovi za proizvodnjo samo ene galaksije.

Neuspeh Hoylove teorije je v tem, da nikoli ni mogel razložiti, od kod izvira snov, ki še naprej ustvarja galaksije, ki vsebujejo na stotine milijard zvezd. Pravzaprav je Fred Hoyle predlagal, naj vsi verjamejo, da se struktura vesolja pojavi od nikoder. Kljub temu, da so mnogi fiziki poskušali najti rešitev za Hoylovo teorijo, to nikomur ni uspelo in po nekaj desetletjih je ta predlog izgubil pomen.

Neodgovorjena vprašanja

Pravzaprav nam tudi teorija velikega poka ne daje odgovorov na marsikatero vprašanje. Na primer v mislih navadna oseba Ne moremo razumeti dejstva, da je bila vsa snov okoli nas nekoč stisnjena v eno singularno točko, ki je po velikosti veliko manjša od atoma. In kako je prišlo do tega, da se je ta superdelec segrel do te mere, da je sprožila eksplozijska reakcija.

Do sredine 20. stoletja teorija o širitvenem vesolju ni bila nikoli eksperimentalno potrjena in zato ni bila razširjena v izobraževalne ustanove. Vse se je spremenilo leta 1964, ko sta se dva ameriška astrofizika - Arno Penzias in Robert Wilson - odločila preučevati radijske signale z zvezdnatega neba.

Med skeniranjem sevanja nebesnih teles, namreč Kasiopeje A (enega najmočnejših virov radijskega sevanja na zvezdnem nebu), so znanstveniki opazili nekaj tujega šuma, ki je ves čas motil beleženje natančnih podatkov o sevanju. Kamorkoli so usmerili svojo anteno, ne glede na to, v katerem delu dneva so začeli raziskovati, jih je vedno spremljal ta značilen in stalen šum. Prej jezen do določene mere, Penzias in Wilson sta se odločila preučiti izvor tega hrupa in nepričakovano prišla do odkritja, ki je spremenilo svet. Odkrili so reliktno sevanje, ki je odmev tega istega velikega poka.

Naše vesolje se ohlaja veliko počasneje kot skodelica vročega čaja in CMB nakazuje, da je bila snov okoli nas nekoč zelo vroča in se zdaj ohlaja, ko se vesolje širi. Tako vse teorije, povezane z hladno vesolje, so pustili za sabo in Teorija velikega poka je bila končno sprejeta.

V svojih spisih je Georgy Gamow domneval, da bi bilo v vesolju mogoče zaznati fotone, ki obstajajo od velikega poka; vse, kar je potrebno, je naprednejše tehnična oprema. Reliktno sevanje je potrdilo vse njegove domneve o obstoju vesolja. Prav tako je bilo mogoče ugotoviti, da je starost našega vesolja približno 14 milijard let.

Kot vedno, kdaj praktični dokaz kakršna koli teorija, takoj nastane množica alternativna mnenja. Nekateri fiziki so zasmehovali odkritje kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja kot dokaz velikega poka. Kljub temu, da sta Penzias in Wilson postala Nobelova nagrajenca za svoje zgodovinsko odkritje, je bilo veliko tistih, ki se niso strinjali z njihovo raziskavo.

Glavni argumenti v prid neuspehu širjenja vesolja so bili nedoslednosti in logične napake. Eksplozija je na primer enako pospešila vse galaksije v vesolju, a galaksija Andromeda se nam, namesto da bi se oddaljevala, počasi, a zanesljivo približuje. Rimska cesta. Znanstveniki predvidevajo, da bosta ti dve galaksiji trčili druga v drugo v samo 4 milijardah let. Žal je človeštvo še premlado, da bi odgovorilo na ta in druga vprašanja.

Teorija ravnotežja

Dandanes fiziki predlagajo razni modeli obstoj vesolja. Mnogi od njih ne prenesejo niti preproste kritike, drugi pa imajo pravico do življenja.

Konec 20. stoletja je ameriški astrofizik Edward Tryon skupaj z avstralskim kolegom Warrenom Kerryjem predlagal temeljno nov model Vesolje, in to neodvisno drug od drugega. Znanstveniki so svoje raziskave zasnovali na predpostavki, da je vse v vesolju uravnoteženo. Masa uničuje energijo in obratno. To načelo so poimenovali načelo Zero Universe. Znotraj tega vesolja nastane nova snov na točkah singularnosti med galaksijami, kjer sta privlačnost in odbojnost snovi uravnotežena.

Teorija ničelnega vesolja ni padla v koščke, ker so znanstveniki čez nekaj časa lahko odkrili obstoj temna snov- skrivnostna snov, ki sestavlja skoraj 27 % našega vesolja. Še 68,3 % vesolja sestavlja bolj skrivnostna in skrivnostna temna energija.

Hvala za gravitacijski učinki temna energija in je zaslužen za pospešitev širjenja vesolja. Mimogrede, prisotnost temne energije v vesolju je napovedal sam Einstein, ki je videl, da nekaj v njegovih enačbah ni mogoče konvergirati; Zato je v enačbe vnesel kozmološko konstanto – člen Lambda, za kar se je nato večkrat obtoževal in sovražil.

Tako se je zgodilo, da je teoretično prazen prostor v vesolju vendarle zapolnjen z nekim posebnim poljem, ki udejanji Einsteinov model. V trezni glavi in ​​po logiki tistega časa je bil obstoj takšnega polja preprosto nemogoč, v resnici pa nemški fizik preprosto ni znal opisati temne energije.

***
Morda nikoli ne bomo izvedeli, kako in iz česa je nastalo naše vesolje. Še težje bo ugotoviti, kaj se je dogajalo pred njegovim obstojem. Ljudje se ponavadi bojijo tistega, česar ne znajo razložiti, zato je možno, da bo človeštvo do konca časov med drugim verjelo v božanski vpliv ustvarjati svet okoli nas.