İlk patlama. Büyük Patlama Teorisi Doğrulandı

Modern bilim adamları bile Büyük Patlama'dan önce Evrende ne olduğunu kesin olarak söyleyemezler. En çok bilinenlerden birinin üzerindeki gizlilik perdesini kaldıran birkaç hipotez var. karmaşık sorunlar evrenin.

Maddi dünyanın kökeni

20. yüzyıla kadar dünyanın Tanrı tarafından yaratıldığına inanan dini bakış açısının yalnızca iki savunucusu vardı. Bilim adamları ise tam tersine, Evrenin insan yapımı doğasını kabul etmeyi reddettiler. Fizikçiler ve gökbilimciler, uzayın her zaman var olduğu, dünyanın durağan olduğu ve her şeyin milyarlarca yıl önceki gibi kalacağı fikrinin savunucularıydı.

Ancak hızlandırılmış bilimsel ilerleme yüzyılın başında araştırmacıların dünya dışı uzayları inceleme fırsatlarına sahip olmasına yol açtı. Bunlardan bazıları, Büyük Patlama'dan önce Evrende ne olduğu sorusunu yanıtlamaya çalışan ilk kişilerdi.

Hubble Araştırması

20. yüzyıl geçmiş dönemlerin birçok teorisini yok etti. Boşalan alanda şimdiye kadar anlaşılmaz gizemleri açıklayan yeni hipotezler ortaya çıktı. Her şey bilim adamlarının Evrenin genişlediği gerçeğini ortaya koymasıyla başladı. Bu Edwin Hubble tarafından yapıldı. Uzak galaksilerin ışıkları açısından Dünya'ya daha yakın olan kozmik kümelerden farklı olduğunu keşfetti. Bu modelin keşfi Edwin Hubble'ın genişleme yasasının temelini oluşturdu.

Büyük Patlama ve Evrenin kökeni, nerede olursa olsun tüm galaksilerin gözlemciden “kaçtığı” anlaşılınca incelendi. Bu nasıl açıklanabilir? Galaksiler hareket ettiği için bu onların bir tür enerji tarafından ileri doğru itildiği anlamına gelir. Ayrıca fizikçiler, bir zamanlar tüm dünyaların tek bir noktada bulunduğunu hesapladılar. Bir miktar itme nedeniyle, hayal edilemeyecek bir hızla her yöne hareket etmeye başladılar.

Bu olaya "Büyük Patlama" adı verildi. Ve Evrenin kökeni, bu eski olayın teorisinin yardımıyla tam olarak açıklandı. Ne zaman oldu? Fizikçiler galaksilerin hareket hızını belirlediler ve ilk "itme"nin ne zaman meydana geldiğini hesaplamak için kullandıkları bir formül elde ettiler. Kesin sayılar Kimse buna isim vermeyi taahhüt etmeyecek, ancak yaklaşık olarak bu fenomen yaklaşık 15 milyar yıl önce gerçekleşti.

Büyük Patlama teorisinin ortaya çıkışı

Tüm galaksilerin ışık kaynağı olması, Big Bang'in ortaya çıktığı anlamına gelir. büyük miktar enerji. Olanların merkez üssünden uzaklaştıkça dünyaların kaybettiği parlaklığı doğuran oydu. Big Bang teorisi ilk olarak Amerikalı gökbilimciler Robert Wilson ve Arno Penzias tarafından kanıtlandı. Sıcaklığı Kelvin ölçeğine göre üç derece (yani -270 Santigrat) olan elektromanyetik kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunu keşfettiler. Bu bulgu, Evrenin başlangıçta aşırı sıcak olduğu fikrini destekledi.

Big Bang teorisi 19. yüzyılda formüle edilen birçok soruyu yanıtladı. Ancak artık yenileri ortaya çıktı. Mesela Büyük Patlama'dan önce Evren'de ne vardı? Bu kadar büyük bir enerji salınımıyla maddenin her yöne eşit olmayan bir şekilde dağılması gerekirken neden bu kadar homojen? Wilson ve Arno'nun keşifleri, uzayın sıfır eğriliğe sahip olduğu kanıtlandığı için klasik Öklid geometrisine şüphe düşürdü.

Enflasyon teorisi

Ortaya çıkan yeni sorular şunu gösterdi modern teori dünyanın kökeni parçalı ve eksiktir. Fakat uzun zamandır 60'larda keşfedilenlerin ötesine geçmek imkansız görünüyordu. Ve sadece bilim adamlarının çok yeni araştırmaları yeni ve önemli bir prensibin formüle edilmesini mümkün kıldı. teorik fizik. Süper hızlı bir fenomendi enflasyonist genişleme Evren. kullanılarak incelenmiş ve açıklanmıştır. kuantum teorisi alanlar ve genel teori Einstein'ın göreliliği.

Peki Büyük Patlama'dan önce Evren'de ne vardı? Modern bilim bu döneme “enflasyon” adını veriyoruz. Başlangıçta yalnızca tüm hayali alanı dolduran bir alan vardı. Tepeden aşağı atılan kartopuna benzetilebilir karlı dağ. Topak aşağıya doğru yuvarlanacak ve boyutu artacaktır. Aynı şekilde alan da rastgele dalgalanmalar nedeniyle yapısını tahmin edilemeyecek bir sürede değiştirdi.

Homojen bir konfigürasyon oluştuğunda bir reaksiyon meydana geldi. Evrenin en büyük gizemlerini içerir. Büyük Patlama'dan önce ne oldu? Güncel meseleye hiç benzemeyen enflasyonist bir alan. Reaksiyonun ardından Evrenin büyümesi başladı. Analojiyi bir kartopu ile sürdürürsek, ilkinden sonra diğer kartopları da yuvarlanarak boyutları artar. Bu sistemdeki Büyük Patlama anı, devasa bir bloğun uçuruma düştüğü ve sonunda yere çarptığı saniyeye benzetilebilir. O anda muazzam miktarda enerji açığa çıktı. Hala tükenemiyor. Patlamadan gelen reaksiyonun devam etmesi nedeniyle bugün Evrenimiz büyüyor.

Madde ve alan

Evren artık hayal edilemeyecek sayıda yıldızdan ve diğerlerinden oluşuyor. kozmik cisimler. Bu madde kümesi, enerjinin korunumuna ilişkin fiziksel yasayla çelişen muazzam bir enerji yayar. Ne diyor? Bu prensibin özü, sonsuz bir süre boyunca sistemdeki enerji miktarının değişmeden kalması gerçeğine dayanmaktadır. Peki bu, genişlemeye devam eden Evrenimize nasıl uyum sağlayabilir?

Enflasyon teorisi bu soruya cevap verebildi. Evrenin bu tür gizemlerinin çözülmesi son derece nadirdir. Büyük Patlama'dan önce ne oldu? Enflasyon alanı. Dünyanın ortaya çıkışından sonra yerini alıştığımız madde aldı. Ancak bunun yanı sıra Evrende var olan negatif enerji. Bu iki varlığın özellikleri birbirine zıttır. Bu, parçacıklardan, yıldızlardan, gezegenlerden ve diğer maddelerden gelen enerjiyi telafi eder. Bu ilişki aynı zamanda Evrenin neden henüz bir kara deliğe dönüşmediğini de açıklıyor.

Büyük Patlama ilk gerçekleştiğinde dünya herhangi bir şeyin çökmesi için çok küçüktü. Artık Evren genişlediğinde, onun belirli kısımlarında yerel kara delikler ortaya çıktı. Yerçekimi alanları etraflarındaki her şeyi emer. Işık bile oradan çıkamaz. Bu tür deliklerin siyaha dönüşmesinin nedeni aslında budur.

Evrenin Genişlemesi

Rağmen teorik temel enflasyon teorisi Büyük Patlama'dan önce Evren'in nasıl göründüğü hala belirsiz. İnsanın hayal gücü bu resmi hayal edemez. Gerçek şu ki enflasyon alanı soyuttur. Olağan fizik yasalarıyla açıklanamaz.

Büyük Patlama meydana geldiğinde enflasyon alanı ışık hızını aşan bir hızla genişlemeye başladı. Fiziksel göstergelere göre Evrende bu göstergeden daha hızlı hareket edebilecek hiçbir maddi şey yoktur. Işık etrafa yayılır mevcut dünya inanılmaz rakamlarla. Enflasyon alanı, tam da soyut doğası nedeniyle daha da büyük bir hızla yayıldı.

Evrenin Mevcut Durumu

Evrenin evrimindeki mevcut dönem, yaşamın varlığı için idealdir. Bilim insanları bu sürenin ne kadar süreceğini belirlemekte zorlanıyor. Ancak herhangi biri bu tür hesaplamalar yaparsa, ortaya çıkan rakamlar yüz milyarlarca yıldan az olmazdı. Bir kişi için insan hayatı böyle bir segment o kadar büyük ki matematiksel hesap güçler kullanılarak yazılmalıdır. Günümüz, Evrenin tarih öncesinden çok daha iyi incelenmiştir. Büyük Patlama'dan önce yaşananlar zaten yalnızca teorik araştırmaların ve cesur hesaplamaların konusu olarak kalacak.

Maddi dünyada zaman bile göreceli bir değer olarak kalıyor. Örneğin, Dünya'dan 14 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan kuasarlar (bir tür astronomik nesne), her zamanki "şimdi"mizin 14 milyar ışıkyılı gerisindedir. Bu zaman farkı çok büyük. Matematiksel olarak bile tanımlamak zordur, böyle bir şeyi insanın hayal gücünün (en ateşli olanı bile) yardımıyla açıkça hayal etmenin imkansız olduğu gerçeğinden bahsetmiyorum bile.

Modern bilim teorik olarak insanımızın tüm yaşamını açıklayabilmektedir. maddi dünya Büyük Patlama'nın henüz meydana geldiği, varoluşunun saniyelerin ilk kesirlerinden başlayarak. Tam hikaye Evren hâlâ yenileniyor. Gökbilimciler yeni şeyler keşfediyor şaşırtıcı gerçekler modernize edilmiş ve geliştirilmiş araştırma ekipmanlarıyla (teleskoplar, laboratuvarlar vb.).

Ancak hala anlaşılamayan olgular da var. Örneğin böyle beyaz bir nokta onun karanlık enerjisidir. Bu gizli kütlenin özü, çağımızın en eğitimli ve ileri fizikçilerinin bilincini heyecanlandırmaya devam ediyor. Ayrıca evrende hala parçacıkların antiparçacıklardan daha fazla olmasının nedenleri konusunda tek bir bakış açısı ortaya çıkmamıştır. Bu konuyla ilgili birçok formül geliştirildi. temel teoriler. Bu modellerden bazıları en popüler olanlardır ancak hiçbiri uluslararası bilim topluluğu tarafından henüz kabul edilmemiştir.

20. yüzyılın evrensel bilgisi ve devasa keşifleri ölçeğinde bu boşluklar oldukça önemsiz görünüyor. Ancak bilim tarihi, kıskanılacak bir düzenlilikle, bu tür "küçük" gerçeklerin ve fenomenlerin açıklanmasının, insanlığın bir bütün olarak disipline ilişkin anlayışının temeli haline geldiğini göstermektedir (bkz. bu durumda hakkında konuşuyoruz astronomi hakkında). Bu nedenle, gelecek nesil bilim adamlarının Evrenin doğasına ilişkin bilgi alanında kesinlikle yapacakları ve keşfedecekleri bir şeyler olacaktır.

Konuyla ilgili kurs çalışması " Teorik temeller ilerici teknolojiler"

Tamamlayan: Larisa Mirzodzhonovna Belozerskaya, Kurs I

Moskova Devleti açık üniversite, dal

Kozmoloji, Evrenin bir parçası olarak dünyanın astronomik gözlemlerinin kapsadığı her şeyin teorisini içeren, Evrenin fiziksel bir çalışmasıdır.

En büyük başarı modern kozmoloji Büyük Patlama teorisi adı verilen genişleyen bir evrenin modeli haline geldi.

Bu teoriye göre gözlemlenebilir uzayın tamamı genişliyor. Peki başlangıçta ne oldu? Kozmos'taki tüm madde, başlangıçtaki bir anda kelimenin tam anlamıyla hiçliğe, tek bir noktaya sıkıştırılmıştı. İnanılmaz derecede muazzam bir yoğunluğa sahipti - hayal edilmesi neredeyse imkansız, birden sonra 96 ​​sıfırın olduğu bir sayı olarak ifade ediliyor - ve aynı derecede hayal edilemeyecek kadar yüksek bir sıcaklığa sahipti. Gökbilimciler bu durumu tekillik olarak adlandırdılar.

Bazı nedenlerden dolayı bu muhteşem denge, aksiyon nedeniyle bir anda bozuldu. yerçekimi kuvvetleri- "İlkel maddenin" sonsuz derecede büyük yoğunluğu göz önüne alındığında, bunların neye benzediğini hayal etmek bile zor!

Bilim insanları bu ana “Büyük Patlama” adını verdiler. Evren genişlemeye ve soğumaya başladı.

Evrenin ne tür bir doğum olduğu - "sıcak" veya "soğuk" sorusunun hemen net bir şekilde çözülmediği ve gökbilimcilerin zihnini uzun süre meşgul ettiği unutulmamalıdır. Soruna olan ilgi boş olmaktan çok uzaktı; sonuçta fiziksel durumİlk andaki madde, örneğin Evrenin yaşına bağlıdır. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda termonükleer reaksiyonlar meydana gelebilir. Buradan, kimyasal bileşim"Sıcak" Evren, "soğuk" Evrenin bileşiminden farklı olmalıdır. Bu da gelişimin boyutunu ve hızını belirliyor gök cisimleri...

Onlarca yıl boyunca, her iki versiyon da - Evrenin "sıcak" ve "soğuk" doğuşu - kozmolojide eşit şartlarda mevcuttu ve hem destekçileri hem de eleştirmenleri vardı. Mesele "küçük" kaldı - bunları gözlemlerle doğrulamak gerekiyordu.

Modern astronomi, sıcak Evren ve Büyük Patlama hipotezine dair kanıt olup olmadığı sorusuna olumlu yanıt verebilmektedir. 1965 yılında, bilim adamlarına göre, geçmişte Evrenin maddesinin çok yoğun ve sıcak olduğunu doğrudan doğrulayan bir keşif yapıldı. Uzayda, yıldızların, galaksilerin, galaksilerin olmadığı o uzak çağda doğan elektromanyetik dalgaların olduğu ortaya çıktı. güneş sistemi.

Bu tür bir radyasyonun var olma olasılığı gökbilimciler tarafından çok daha önceden tahmin edilmişti. 1940'ların ortalarında. Amerikalı fizikçi George Gamow (1904-1968) Evrenin ortaya çıkışı ve kökeniyle ilgili sorunları ele aldı kimyasal elementler. Gamow ve öğrencileri tarafından yapılan hesaplamalar, Evrende varlığının ilk saniyelerinde çok fazla şeyin olduğunu hayal etmeyi mümkün kıldı. yüksek sıcaklık. Isıtılan madde "parladı" - elektromanyetik dalgalar yaydı. Gamow bunların ayrıca gözlemlenmesi gerektiğini öne sürdü. modern çağ zayıf radyo dalgaları şeklinde ve hatta bu radyasyonun sıcaklığını tahmin etti - yaklaşık 5-6 K.

1965 yılında Amerikalı bilim insanları radyo mühendisleri Arno Penzias ve Robert Wilson, kozmik radyasyon o zamanlar bilinen hiçbir şeye atfedilemeyen kozmik kaynak. Gökbilimciler, yaklaşık 3 K sıcaklığa sahip olan bu radyasyonun, Evrenin fantastik bir şekilde var olduğu o uzak zamanlardan kalma bir kalıntı (Latince "kalıntı", dolayısıyla radyasyonun adı - "kalıntı") olduğu sonucuna vardılar. sıcak. Artık gökbilimciler Evrenin “sıcak” doğuşu lehine bir seçim yapabildiler. A. Penzias ve R. Wilson, kozmik mikrodalga arka planının keşfi nedeniyle 1978'de Nobel Ödülü'nü aldılar (örneğin, resmi ad kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu) 7,35 cm'lik bir dalgada.

Big Bang evrenin başlangıcına verilen isimdir. Bu kavram çerçevesinde Evrenin başlangıç ​​durumunun, tekillik noktası adı verilen, tüm madde ve enerjinin yoğunlaştığı bir nokta olduğuna inanılmaktadır. Sonsuza dek karakterize edildi yüksek yoğunluk konu. Tekillik noktasının belirli özellikleri bilinmemektedir, tıpkı tekillik durumundan önceki şeyin bilinmemesi gibi.

Zamanın sıfır noktasından (genişlemenin başlangıcı) itibaren gerçekleşen olayların yaklaşık bir kronolojisi aşağıda sunulmuştur:

İlk zaman kuantumunun sonu olan 5.10-44 saniye öncesinde meydana gelen koşullar ve olaylara ilişkin güvenilir bir bilgi bulunmamaktadır. HAKKINDA fiziksel parametreler o dönemde yalnızca sıcaklığın 1,3·1032 K, maddenin yoğunluğunun ise 1096 kg/m3 civarında olduğunu söyleyebiliriz. Verilen değerler uygulama limitleridir mevcut teoriler. Işık hızı, yer çekimi sabiti, Planck ve Boltzmann sabitleri arasındaki ilişkilerden kaynaklanırlar ve "Planck'lar" olarak adlandırılırlar.

5·10-44 saniyeden 10-36 saniyeye kadar olan periyodun olayları “modele yansıtılmıştır” enflasyonist evren”, bu sunum çerçevesinde zor ve verilemeyecek bir açıklama. Bununla birlikte, bu modele göre, Evrenin genişlemesinin, hacimsel enerji konsantrasyonunda bir azalma olmadan ve birincil madde ve enerji karışımının negatif basıncı altında, yani maddi nesnelerin itilmesi altında meydana geldiğine dikkat edilmelidir. birbirlerinden, bu güne kadar devam eden Evrenin genişlemesine neden oldu.

Patlamanın başlangıcından itibaren 10-36-10-4 saniyelik sürede meydana gelen süreçleri anlamak için temel parçacık fiziği hakkında derinlemesine bilgi sahibi olmak gerekir. Bu dönemde elektromanyetik radyasyon ve temel parçacıklar - çeşitli türler mezonlar, hiperonlar, protonlar ve antiprotonlar, nötronlar ve antinötronlar, nötrinolar ve antinötrinolar vb. dengede mevcuttu, yani hacim konsantrasyonları eşitti. Çok önemli rol Bu sırada önce güçlü, ardından zayıf etkileşim alanları oynandı.

10-4 - 10-3 saniyelik bir sürede, birbirini dönüştüren ve şimdi tüm Evreni oluşturan tüm temel parçacıklar kümesinin oluşumu gerçekleşti. Daha önce var olan temel parçacıkların ve antiparçacıkların büyük çoğunluğunun yok olması gerçekleşti. Bu dönemde baryon asimetrisi ortaya çıktı ve bunun baryon sayısının antibaryonlara göre çok küçük, yalnızca milyarda bir fazlalığının sonucu olduğu ortaya çıktı. Görünüşe göre, Evrenin enflasyonist genişleme çağından hemen sonra ortaya çıktı. 1011 derecelik bir sıcaklıkta, Evrenin yoğunluğu zaten atom çekirdeğinin karakteristik değerine düşmüştü. Bu dönemde sıcaklık saniyenin binde biri kadar yarıya indi. Aynı zamanda, mevcut ve artık kalıntı olan nötrino radyasyonu da doğdu. Bununla birlikte, 400 parça/cm3'ten az olmayan önemli yoğunluğuna ve onun yardımıyla elde edilebilme yeteneğine rağmen hayati bilgiler Evrenin oluşumunun o dönemi hakkında, tescili henüz mümkün değil.

Sonuç olarak 10-3 ila 10-120 saniye arasındaki sürede termonükleer reaksiyonlar Helyum çekirdekleri ve diğer bazı hafif kimyasal elementlerin çok az sayıda çekirdeği oluştu ve protonların önemli bir kısmı - hidrojen çekirdekleri - atom çekirdeği halinde birleşmedi. Hepsi “okyanusa” dalmış halde kaldı serbest elektronlar ve fotonlar elektromanyetik radyasyon. Bu andan itibaren birincil gazda bir oran oluşturuldu: bu gazların kütlesine göre% 75-78 hidrojen ve% 25-22 helyum.

300 bin ila 1 milyon yıl arasındaki dönemde Evrenin sıcaklığı 3000 – 45000 K'ye düştü ve rekombinasyon dönemi başladı. Daha önce serbest olan elektronlar hafif olanlarla birleşiyordu atom çekirdeği ve protonlar. Hidrojen atomları, helyum ve bir dizi lityum atomu oluştu. Madde şeffaf hale geldi ve şu ana kadar gözlemlenen kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu ondan “ayrıldı”. Kozmik mikrodalga arka plan ışınımının şu anda gözlemlenen tüm özellikleri; örneğin, dünyanın farklı alanlarından gelen akışlarının sıcaklığındaki dalgalanmalar. gök küresi ya da kutuplaşmaları, o dönemdeki maddenin özelliklerinin ve dağılımının bir resmini yansıtıyor.

Sonraki - Evrenin varlığının ilk milyar yılı boyunca, sıcaklığı 3000 - 45000 K'den 300 K'ye düştü. Bu süre zarfında elektromanyetik radyasyon kaynaklarının - yıldızlar, kuasarlar vb. - sahip olması nedeniyle Evrende henüz oluşmadı Kalıntı radyasyon çoktan soğudu; bu çağa Evrenin “Karanlık Çağı” deniyor.

Büyük patlama

Büyük patlama. Bu, Evrenin kökenine veya dilerseniz yaratılışına ilişkin teorinin veya daha doğrusu teorilerden birinin adıdır. Bu isim belki de böylesine dehşet verici ve hayranlık uyandıran bir olay için fazla anlamsız. Özellikle korkutucu, eğer kendinize çok sorduysanız zor sorular evren hakkında.

Örneğin, eğer Evren var olan tek şeyse, o zaman bu nasıl başladı? Peki ondan önce ne oldu? Uzay sonsuz değilse ötesinde ne var? Peki bu şey aslında nereye sığmalı? “Sonsuz” kelimesini nasıl anlayabiliriz?

Bunları anlamak zordur. Üstelik düşünmeye başladığınızda, görkemli ve korkunç bir şeyin ürkütücü hissine kapılıyorsunuz. Ancak evrenle ilgili sorular, insanlığın tarihi boyunca kendine sorduğu en önemli sorulardan biridir.

Evrenin varlığının başlangıcı neydi?

Çoğu bilim adamı, Evrenin varlığının yaklaşık 15 milyar yıl önce meydana gelen çok büyük bir madde patlamasıyla başladığına inanıyor. Uzun yıllar boyunca bilim adamlarının çoğu, Evrenin başlangıcının, bilim adamlarının şaka yollu "Büyük Patlama" adını verdikleri büyük bir patlamayla oluştuğu hipotezini paylaştı. Onlara göre, 15 milyar yıl önce, şu anda milyarlarca, milyonlarca galaksi ve yıldızla temsil edilen tüm madde ve tüm uzay, bu cümledeki birkaç kelimeden daha büyük olmayan küçücük bir alana sığmaktadır.

İlgili malzemeler:

En çok büyük gezegenler Evren

Evren nasıl oluştu?

Bilim insanları, 15 milyar yıl önce bu küçük hacmin patlayarak atomlardan daha küçük parçacıklara dönüşerek Evrenin varlığını ortaya çıkardığına inanıyor. Başlangıçta bir bulutsuydu ince parçacıklar. Daha sonra bu parçacıklar birleşince atomlar oluştu. Yıldız galaksileri atomlardan oluşmuştur. O Büyük Patlama'dan bu yana Evren şişen bir balon gibi genişlemeye devam etti.

Büyük Patlama Teorisi Hakkında Şüpheler

Ancak son birkaç yılda, Evrenin yapısını inceleyen bilim insanları birçok beklenmedik keşifte bulundu. Bazıları Büyük Patlama teorisini sorguluyor. Ne yapabilirsiniz, dünyamız her zaman onun hakkındaki uygun fikirlerimize uymuyor.

Patlama sırasında maddenin dağılımı

Sorunlardan biri, maddenin evrene dağılma şeklidir. Bir nesne patladığında içindekiler her yöne eşit şekilde dağılır. Başka bir deyişle, eğer madde başlangıçta küçük bir hacme sıkıştırıldıysa ve daha sonra patladıysa, o zaman maddenin Evren'in her yerine eşit şekilde dağılmış olması gerekirdi.

Ancak gerçek, beklenen fikirlerden çok farklıdır. Oldukça dengesiz doldurulmuş bir Evrende yaşıyoruz. Uzaya bakıldığında, bireysel madde kümeleri birbirinden belli bir mesafede görünür. Büyük galaksiler oraya buraya dağılmış durumda uzay. Galaksiler arasında doldurulmamış devasa boşluklar var. Daha fazlası için yüksek seviye galaksiler kümeler (kümeler) halinde gruplandırılmıştır ve bunlar mega kümeler halinde gruplandırılmıştır. Öyle olsa bile, bilim adamları bu tür yapıların tam olarak nasıl ve neden oluştuğu sorusu üzerinde henüz bir anlaşmaya varmadılar. Ayrıca son zamanlarda her şeyde yeni, daha da ciddi bir sorun ortaya çıktı.

Evreni tek bir bütün olarak ve Evrenin bir parçası olarak Metagalaksiyi inceleyen bilime denir. kozmoloji. Amerikalı teorik fizikçi George Gamow, Evrenimizin, yani. Metagalaxy, yaklaşık 100°C sıcaklıkta sıcak bir halde doğar. 10 32 bin. Gamow bu modeli çağırdı "Büyük Patlama Kozmolojisi".

İnsanların çevrelerindeki dünyaya ilişkin algıları her zaman belirsiz olmuştur. Birisi hala varlığına inanmıyor engin evren Etrafımızdaki bazı insanlar Dünya'nın düz olduğunu düşünüyor. 20. yüzyıldaki bilimsel atılımdan önce dünyanın kökenine dair yalnızca birkaç versiyon vardı. Takipçiler dini görüşler ilahi müdahaleye ve yaratıma inanıyordu yüksek zeka, aynı fikirde olmayanlar bazen yakıldı. Evrenin yanı sıra etrafımızdaki dünyanın da sonsuz olduğuna inanan başka bir taraf vardı.

Birçok kişi için, Albert Einstein 1917'de hayatının eseri olan Genel Görelilik Teorisi'ni halka sunan bir konuşma yaptığında her şey değişti. 20. yüzyılın dehası, çıkardığı denklemlerle uzay-zamanı uzay maddesine bağladı. Sonuç olarak, Evrenin sonlu olduğu, boyutunun değişmediği ve normal bir silindir şekline sahip olduğu ortaya çıktı.

Teknik atılımın şafağında hiç kimse Einstein'ın sözlerini çürütemezdi çünkü teorisi onun için bile çok karmaşıktı. en büyük beyinler 20. yüzyılın başı. Başka seçenek olmadığından silindirik sabit Evren modeli, bilim camiası tarafından dünyamızın genel kabul gören modeli olarak kabul edildi. Ancak sadece birkaç yıl yaşayabildi. Fizikçiler iyileşmeyi başardıktan sonra bilimsel çalışmalar Einstein ve bunları parçalara ayırmaya başladı, buna paralel olarak görelilik teorisinde ve Alman bilim adamının özel hesaplamalarında ayarlamalar yapılmaya başlandı.

1922 yılında İzvestia Fizik dergisinde aniden bir makale yayımlandı. Rus matematikçi Alexander Friedman, Einstein'ın yanıldığını ve Evrenimizin durağan olmadığını belirtiyor. Friedman, Alman bilim adamının uzayın eğrilik yarıçapının değişmezliğine ilişkin açıklamalarının yanılgı olduğunu, aslında yarıçapın zamana göre değiştiğini açıklıyor. Buna göre Evrenin genişlemesi gerekiyor.

Üstelik burada Friedman, Evrenin tam olarak nasıl genişleyebileceğine ilişkin varsayımlarını da ortaya koydu. Toplamda üç model vardı: Titreşen bir Evren (Evrenin zaman içinde belirli bir periyodiklikle genişlediği ve daraldığı varsayımı); kütleden genişleyen Evren ve üçüncü model – bir noktadan genişleme. O zamanlar ilahi müdahale dışında başka model olmadığından, fizikçiler hızla üç Friedman modelini de not aldılar ve onları kendi yönlerine göre geliştirmeye başladılar.

Rus matematikçinin çalışmaları Einstein'ı biraz rahatsız etti ve aynı yıl Friedman'ın çalışmalarına ilişkin yorumlarını dile getirdiği bir makale yayınladı. İçinde bir Alman fizikçi hesaplamalarının doğruluğunu kanıtlamaya çalışıyor. Bunun pek de inandırıcı olmadığı ortaya çıktı ve özgüvene gelen darbenin yarattığı acı biraz hafiflediğinde, Einstein, Izvestia Physics dergisinde başka bir not yayınladı ve şunları söyledi:

« Önceki yazımda yukarıdaki çalışmayı eleştirmiştim. Ancak Sayın Krutkov'un bana ilettiği Friedman'ın mektubundan da anladığım kadarıyla eleştirim bir hesaplama hatasına dayanıyordu. Friedman'ın sonuçlarının doğru olduğunu ve yeni bir ışık tuttuğunu düşünüyorum.».

Bilim adamları, Evrenimizin görünümü ve varlığına ilişkin üç Friedman modelinin de kesinlikle mantıklı olduğunu ve yaşam hakkına sahip olduğunu kabul etmek zorunda kaldılar. Her üçü de net matematiksel hesaplamalarla açıklanıyor ve hiçbir soru sorulmasına izin vermiyor. Tek bir şey hariç: Evren neden genişlemeye başlasın?

Dünyayı değiştiren teori

Einstein ve Friedman'ın açıklamaları bilim camiasının Evrenin kökenini ciddi şekilde sorgulamasına yol açtı. Genel görelilik teorisi sayesinde geçmişimize ışık tutma şansı doğdu ve fizikçiler bundan faydalanmayı ihmal etmediler. Dünyamızın bir modelini sunmaya çalışan bilim adamlarından biri de Belçikalı astrofizikçi Georges Lemaitre'ydi. Lemaitre'nin Katolik bir rahip olması dikkat çekicidir, ancak aynı zamanda matematik ve fizik okudu ki bu, zamanımız için gerçekten saçmalıktır.

Georges Lemaitre, Einstein'ın denklemleriyle ilgilenmeye başladı ve onların yardımıyla, Evrenimizin, fisyon başlamadan önce uzay ve zamanın dışında bulunan ve aslında bir süper parçacık olarak kabul edilebilecek belirli bir süper parçacığın bozunması sonucu ortaya çıktığını hesaplayabildi. patlama. Aynı zamanda fizikçiler, Lemaitre'nin Evrenin doğuşuna ışık tutan ilk kişi olduğunu belirtiyorlar.

Patlamış bir süperatom teorisi sadece bilim adamlarına değil, aynı zamanda İncil'in yeni yorumlarını bulmak zorunda kaldıkları modern bilimsel keşiflerden pek memnun olmayan din adamlarına da uygundu. Büyük Patlama dinle önemli bir çatışmaya girmedi; belki de bu, hayatını yalnızca bilime değil aynı zamanda Tanrı'ya hizmet etmeye adayan Lemaître'nin yetiştirilme tarzından da etkilenmiştir.

22 Kasım 1951'de Papa Pius XII, Big Bang Teorisinin İncil'le ve dünyanın kökenine ilişkin Katolik dogmasıyla çelişmediğini belirten bir açıklama yaptı. Ortodoks din adamları da bu teoriye olumlu baktıklarını belirtti. Bu teori aynı zamanda diğer dinlerin taraftarları tarafından da nispeten tarafsız bir şekilde karşılandı; hatta bazıları kendi dinlerinde şunu söyledi: kutsal yazılar Big Bang'e atıflar var.

Ancak Big Bang Teorisi her ne kadar şu anda Genel kabul görmüş bir kozmolojik model olması nedeniyle birçok bilim adamını çıkmaza sürüklemiştir. Bir yandan, bir süper parçacığın patlaması mantığa mükemmel bir şekilde uyuyor modern fizik, ancak öte yandan, böyle bir patlamanın bir sonucu olarak, esas olarak sadece ağır metallerözellikle demir. Ancak ortaya çıktığı üzere, Evren esas olarak ultra hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyor. Bir şeyler yolunda gitmedi, bu yüzden fizikçiler dünyanın kökeni teorisi üzerinde çalışmaya devam ettiler.

Başlangıçta “Büyük Patlama” terimi yoktu. Lemaître ve diğer fizikçiler sadece sıkıcı bir isim olan "dinamik evrim modeli"ni önerdiler ve bu da öğrenciler arasında esnemeye neden oldu. İngiliz gökbilimci ve kozmolog Freud Hoyle ancak 1949'da derslerinden birinde şunları söyledi:

“Bu teori, Evrenin tek bir süreçte ortaya çıktığı varsayımına dayanmaktadır. güçlü patlama ve bu nedenle yalnızca bitiş zamanı… Bu Büyük Patlama fikri bana hiç tatmin edici gelmiyor.”.

O zamandan beri bu terim bilimsel çevrelerde ve genel halkın Evrenin yapısına ilişkin anlayışında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Hidrojen ve helyum nereden geldi?

Hafif elementlerin varlığı fizikçileri şaşırttı ve Büyük Patlama Teorisinin pek çok taraftarı bunların kaynağını bulmak için yola çıktı. Yıllarca başaramadılar özel başarı ta ki 1948'de Leningradlı parlak bilim adamı George Gamow sonunda bu kaynağı bulmayı başarana kadar. Gamow, Friedman'ın öğrencilerinden biriydi, dolayısıyla öğretmeninin teorisinin gelişimini memnuniyetle üstlendi.

Gamow, Evren'in yaşamını ters yönde hayal etmeye çalıştı ve zamanı, evrenin genişlemeye başladığı ana geri sardı. O zamana kadar, bildiğimiz gibi, insanlık termonükleer füzyonun ilkelerini zaten keşfetmişti ve böylece Friedmann-Lemaitre teorisi yaşam hakkı kazandı. Evren çok küçükken fizik yasalarına göre çok sıcaktı.

Gamow'a göre Büyük Patlama'dan sadece bir saniye sonra uzay yeni evren birbirleriyle etkileşime girmeye başlayan temel parçacıklarla dolu. Bunun sonucunda, Odessalı matematikçi Ralph Asher Alfer'in Gamow için hesaplayabildiği helyumun termonükleer füzyonu başladı. Alpher'in hesaplamalarına göre, Büyük Patlama'dan sadece beş dakika sonra, Evren o kadar çok helyumla doluydu ki, Büyük Patlama Teorisi'nin en katı karşıtları bile bu modeli kozmolojideki temel model olarak kabul etmek ve kabul etmek zorunda kalacaklardı. Gamow araştırmasıyla yalnızca Evreni incelemenin yeni yollarını açmakla kalmadı, aynı zamanda Lemaître'nin teorisini de yeniden canlandırdı.

Bilim adamlarıyla ilgili stereotiplere rağmen romantizm inkar edilemez. Gamow, 1948'de Büyük Patlama sırasında Süper Sıcak Evren teorisi üzerine araştırmasını "Kimyasal Elementlerin Kökeni" adlı çalışmasında yayınladı. Asistan olarak sadece Ralph Asher Alpher'ı değil aynı zamanda Amerikalı astrofizikçi ve geleceğin ödülü sahibi Hans Bethe'yi de gösterdi. Nobel Ödülü. Kitabın kapağında çıktı: Alpher, Bethe, Gamow. Sana hiçbir şey hatırlatmıyor mu?

Ancak Lemaître'nin çalışmalarının ikinci bir hayat kazanmasına rağmen fizikçiler hala en çok cevap veremediler. heyecan verici soru: Büyük Patlama'dan önce ne oldu?

Einstein'ın durağan Evrenini yeniden diriltme girişimleri

Tüm bilim adamları Friedman-Lemaitre teorisiyle aynı fikirde değildi, ancak buna rağmen genel kabul görmüş bir teoriyi öğretmek zorunda kaldılar. kozmolojik model. Örneğin, "Büyük Patlama" terimini kendisi icat eden gökbilimci Fred Hoyle, aslında bir patlama olmadığına inanmış ve hayatını bunu kanıtlamaya adamıştı.
Hoyle, zamanımızda şunu öneren bilim adamlarından biri oldu: alternatif görünüm Açık modern dünya. Çoğu fizikçi iddialar konusunda oldukça soğukkanlı benzer insanlar ama bu onları hiç rahatsız etmiyor.

Hoyle ve benzer düşünen insanlar, Gamow'u ve Büyük Patlama Teorisi'nin mantığını utandırmak için Evrenin kökenine ilişkin kendi modellerini geliştirmeye karar verdiler. Einstein'ın Evren'in durağan olduğu yönündeki önerilerini temel alarak, Evren'in genişlemesinin alternatif nedenlerini ortaya koyan bazı ayarlamalar yaptılar.

Lemaitre-Friedmann teorisinin taraftarları, Evrenin sonsuz küçük yarıçaplı tek bir süper yoğun noktadan ortaya çıktığına inanıyorlarsa, Hoyle, maddenin sürekli olarak birbirlerinden uzaklaşan galaksiler arasında bulunan noktalardan oluştuğunu öne sürdü. İlk durumda, tüm Evren tek bir parçacıktan oluşmuştur. sonsuz sayı yıldızlar ve galaksiler. Başka bir durumda, bir nokta tek bir galaksinin oluşmasına yetecek kadar madde sağlıyor.

Hoyle'un teorisinin başarısızlığı, yüz milyarlarca yıldız içeren galaksileri yaratmaya devam eden maddenin nereden geldiğini hiçbir zaman açıklayamamasıydı. Aslında Fred Hoyle, herkesin evrenin yapısının birdenbire ortaya çıktığına inandığını öne sürdü. Pek çok fizikçinin Hoyle'un teorisine bir çözüm bulmaya çalışmasına rağmen kimse bunu başaramadı ve birkaç on yıl sonra bu öneri geçerliliğini yitirdi.

Cevaplanmamış Sorular

Aslında Big Bang Teorisi de bize pek çok sorunun cevabını vermiyor. Örneğin, akılda sıradan insanÇevremizdeki tüm maddenin bir zamanlar atomdan çok daha küçük tek bir tekillik noktasına sıkıştırılmış olduğunu anlayamayız. Peki nasıl oldu da bu süper parçacık bir patlama reaksiyonu başlatacak kadar ısındı?

20. yüzyılın ortalarına kadar genişleyen Evren teorisi hiçbir zaman deneysel olarak doğrulanmadı ve bu nedenle de dünyada yaygın değildi. eğitim kurumları. 1964 yılında iki Amerikalı astrofizikçi Arno Penzias ve Robert Wilson yıldızlı gökyüzünden gelen radyo sinyallerini incelemeye karar verdiğinde her şey değişti.

Bilim adamları, gök cisimlerinin radyasyonunu, yani Cassiopeia A'yı (yıldızlı gökyüzündeki en güçlü radyo emisyon kaynaklarından biri) tararken, doğru radyasyon verilerinin kaydedilmesine sürekli müdahale eden bazı yabancı gürültüleri fark ettiler. Antenlerini nereye çevirirlerse çevirsinler, araştırmaya günün hangi saatinde başlarlarsa başlasınlar, bu karakteristik ve sürekli gürültü daima onları takip ediyordu. Daha önce kızgın belli bir dereceye kadar Penzias ve Wilson bu gürültünün kaynağını araştırmaya karar verdiler ve beklenmedik bir şekilde dünyayı değiştirecek bir keşifte bulundular. Aynı Büyük Patlama'nın yankısı olan kalıntı radyasyonu keşfettiler.

Evrenimiz bir fincan sıcak çaydan çok daha yavaş soğuyor ve CMB, etrafımızdaki maddenin bir zamanlar çok sıcak olduğunu ve şimdi Evren genişledikçe soğuduğunu öne sürüyor. Böylece ilgili tüm teoriler soğuk evren geride bırakıldı ve sonunda Büyük Patlama Teorisi kabul edildi.

Georgy Gamow, yazılarında, uzayda Büyük Patlama'dan bu yana var olan fotonları tespit etmenin mümkün olabileceğini, ihtiyaç duyulan tek şeyin daha gelişmiş olduğunu varsaydı; teknik ekipman. Kalıntı radyasyon, Evrenin varlığına ilişkin tüm varsayımlarını doğruladı. Evrenimizin yaşının yaklaşık 14 milyar yıl olduğunu tespit etmek de mümkün oldu.

Her zamanki gibi ne zaman pratik kanıt herhangi bir teoride hemen bir kalabalık ortaya çıkar alternatif görüşler. Bazı fizikçiler kozmik mikrodalga arka plan ışınımının keşfini Büyük Patlama'nın kanıtı olarak alaya aldılar. Penzias ve Wilson'ın Nobel ödülü sahibi olmalarına rağmen tarihi keşif araştırmalarına katılmayan birçok kişi vardı.

Evrenin genişlemesinin başarısızlığını destekleyen ana argümanlar tutarsızlıklar ve mantıksal hatalar. Örneğin patlama uzaydaki tüm galaksileri eşit derecede hızlandırdı ancak Andromeda galaksisi bizden uzaklaşmak yerine yavaş ama emin adımlarla yaklaşıyor Samanyolu. Bilim insanları bu iki galaksinin sadece 4 milyar yıl içinde çarpışacağını öne sürüyor. Ne yazık ki insanlık bu ve benzeri sorulara cevap veremeyecek kadar genç.

Denge teorisi

Günümüzde fizikçiler şunu önermektedir: çeşitli modeller Evrenin varlığı. Birçoğu basit eleştiriye bile dayanamıyor, bazıları ise yaşam hakkını alıyor.

20. yüzyılın sonunda Amerikalı astrofizikçi Edward Tryon, Avustralyalı meslektaşı Warren Kerry ile birlikte temel bir öneride bulundu. yeni model Evren ve bunu birbirinden bağımsız olarak yaptı. Bilim insanları araştırmalarını Evrendeki her şeyin dengeli olduğu varsayımına dayandırdılar. Kütle enerjiyi yok eder ve bunun tersi de geçerlidir. Bu ilkeye ilke adı verildi Sıfır Evren. Bu Evrende, maddenin çekim ve itiminin dengelendiği galaksiler arasındaki tekillik noktalarında yeni madde ortaya çıkar.

Sıfır Evren teorisi paramparça olmadı çünkü bir süre sonra bilim adamları bu evrenin varlığını keşfedebildiler. karanlık madde- Evrenimizin neredeyse %27'sini oluşturan gizemli bir madde. Evrenin diğer %68,3'ü ise daha gizemli ve gizemli karanlık enerjiden oluşuyor.

Sayesinde yerçekimi etkileri karanlık enerji ve evrenin genişlemesini hızlandırdığı kabul edilir. Bu arada, uzayda karanlık enerjinin varlığı, denklemlerindeki bir şeyin birbirine yakınlaşmadığını gören Einstein'ın kendisi tarafından tahmin edilmişti; Bu nedenle kozmolojik sabiti denklemlere dahil etti - Lambda terimi, daha sonra defalarca kendisini suçladı ve kendinden nefret etti.

Öyle oldu ki, Evrendeki teorik olarak boş alan yine de Einstein'ın modelini harekete geçiren bazı özel alanlarla dolu. O zamanların mantığına göre, ayık bir zihinle böyle bir alanın varlığı kesinlikle imkansızdı, ancak aslında Alman fizikçi karanlık enerjiyi nasıl tanımlayacağını bilmiyordu.

***
Evrenimizin nasıl ve neyden ortaya çıktığını asla bilemeyebiliriz. Varlığından önce ne olduğunu tespit etmek daha da zor olacak. İnsanlar açıklayamadıkları şeylerden korkmaya meyillidirler, dolayısıyla insanlığın kıyamete kadar diğer şeylerin yanı sıra inanması da mümkündür. ilahi etki etrafımızdaki dünyayı yaratmak için.