Evrenin kökeni teorileri. Evrenin kökenine dair kaç teori var? Büyük Patlama Teorisi: Evrenin Kökeni

"Gökkuşağı"nın önceki sayılarından birinde, "Andromeda Bulutsusu" galaksisinin hiyerarşisi Chamakha'dan, karanlık maddenin ne olduğu, nereden geldiği ve neden tehlikeli olduğu hakkında konuştuğu materyali zaten sunmuştuk.

Bu materyal, fizikle profesyonel olarak ilgilenenler de dahil olmak üzere okuyucularımız arasında ilgi gördü.

Birkaç soru sordular. Bazıları bizimle iletişime geçen kişi Chamahi tarafından yanıtlanıyor.

Sizce Evrenin pıhtılaşmasının mekanizması nedir? Başlatılmasının nedeni nedir? Bunda hangi güçler var?

Evrenimizin türünün tek örneği olmadığını söylemeliyim. Böyle birçok evren var.

Evrenler tıpkı galaksiler gibi farklı türlerde gelir.

Evrenimiz spiral tiptedir. Ve sonsuzluk ölçeğinde nispeten küçük bir yaşı var.

Manvantaralarda yaş sayılır. Yani Evrenin çöküşü ve ortaya çıkması dönemlerinde. Büyük Patlama ile birlikte çökme ve ortaya çıkma bizimki gibi sarmal evrenlere özgüdür.

Yumurta şeklindeki Evrenimizin merkezinde bir tekillik noktası bulunur. Süper dev bir kara delik gibi görünüyor. Bu madde Mendeleev'in Periyodik Tablosunda yer alıyorsa, 6666'lık bir maddenin atom kütlesine yoğunlaşmış, kaydileştirilmiş bir vakum içerir.

Bu maddenin tüm kütlesi tek bir süperatoma sığar. Bu süper atom tekilliğin tam noktasıdır.

Tekillik noktasında zaman yoktur. Sıfıra eşittir. Bu durumdan geçen tüm maddeler bir Mobius döngüsü şeklini alır.

Özünde, Evren çok boyutlu bir Mobius döngüsüdür ve katlandığı nokta tekillik noktasıdır.

Mesele statik değil. Madde her zaman onun içinde hareket eder. Süper ağır kütle tarafından emilir, yani sanki Mobius döngüsü ters çevrilmiş gibi olur.

Aynı zamanda tekillik noktasının kütlesi de artar.

Bu süper atomun kütlesi 9998'e ulaştığında bu, Mobius döngüsünün bir kısmının tamamen ortaya çıktığı ve döngünün ikinci kısmı ile çakıştığı anlamına gelir.

Şu anda döngünün bu kısmındaki tüm madde, tekilliğin kara deliği tarafından emildi.

Ve tekillik noktası boşlukta ataletle çekilmeye devam ettiğinde belirli bir avantaj ortaya çıkar. Elementin kütlesi 9999'a ulaşır.

Bu anda maddenin Büyük Patlaması meydana gelir. Ama farklı bir boyuta. Tamamen tezahür edene kadar genişler.

Daha sonra kütlenin tekillik noktasında çökmesi ve birikmesi yeniden başlayacak, böylece her şey yeniden kendi içine çekilecek ve Büyük Patlama'nın yardımıyla çöküşten önce geldiği uzay boyutuna yeniden fırlatılacak. Yani Evren titreşmektedir. Madde tekillik noktasından önce bir yöne, sonra diğer yöne doğru çekiliyor gibi görünüyor.

Birinde Büyük Patlama, diğerinde Büyük Çöküş oluyor.

Yani bu aynı anda oluyor ama Mobius döngüsünün bir kısmındaki gözlemci için yaşananlar bir çöküş gibi görünecek, Mobius döngüsünün başka bir kısmındaki, tekillik noktasının diğer tarafındaki gözlemci için ise yaşananlar bir çöküş gibi görünecek. Büyük Patlama ve Evrenin genişlemesi gibi görünecek.

Mobius döngüsünün çökmenin meydana geldiği kısmında, tekillik noktasına yakın bölgede, devasa bir enerji ve madde yoğunlaşması meydana gelir.

Ancak her şeyden önce, çeşitli karanlık varlıklar ve varlıklar hakkındaki olumsuz düşünceleri içeren düşük frekanslı ağır enerji oraya düşer.

Bu yoğunlaşmış enerjinin büyük hacimlerinde bilinç, daha doğrusu bilinç karşıtlığı ortaya çıkar. Tekillik noktasında (kara delik) işlenip Büyük Patlamanın ışığına dönüşmek istemiyor. Bu nedenle kendisi yerine diğer tüm madde ve bilinçleri, ruhları ve varlıkları tekilliğin deliklerine atmak için her türlü çabayı gösterir.

Evrenin sürekli patlayıp çökmesi, böylece içindeki her şeyin her seferinde yeniden başlaması karanlık bilinç için faydalıdır. Evrenimizin sürekli çöküp patlaması normal değil. Bu, dünyaların tekillik noktası bölgesinde biriken negatif enerjilerin israfından kaynaklanan bir hastalıktır.

- Büyük Patlama sırasında şok dalgası yaratmanın mekanizması nedir? Yaratılışında vakum parçacıkları var mı?

Büyük Patlama nükleer bir patlamadır. Ancak bu durumda kullanılan Uranyum veya Plütonyum değil, en ağır süper element olan 9999'dur.

Bu elementin varlığı, kendi etrafında uzay ve zamanın birleştiği ve sıfıra eşit olduğu mutlak bir boşluk yaratır.

Büyük Patlama bir vakum bombasıdır. Buna paralel bir dünyadan (Mobius-uzay-zaman döngüsünün bu dünyada görünmeyen başka bir parçası) bir madde boşluğuna salınması eşlik ediyor. Daha doğrusu bu konuyu vakumlu yapılardan dışarı atarak.

Nakavt artan, geometrik bir ilerlemeyle gerçekleşir. Ancak boşlukta verilen bilgi matrislerine-programlarına göre.

Bu, heterojen maddenin, çeşitli elementlerin, moleküllerin ve temel parçacıkların ortaya çıktığı anlamına gelir. Aynı anda ortaya çıkıyorlar ve birbirlerini itmeye başlıyorlar ve bir şok dalgası ortaya çıkıyor.

Vakum uzay-zamandır. Fiziksel maddenin ortaya çıkışı sırasında, bedenlerin fiziksel kütleleri ortaya çıkar ve aynı zamanda zaman da ortaya çıkar, yani sıfır olmaktan çıkar.

Bu süreç, boşlukta Büyük Patlama'dan gelen şok dalgası olarak gözlemlenebilecek bir dalga üretir.

- Karanlık madde parçacıklarının atom ağırlıklarının aralığı nedir? Büyük Patlama'dan sonra kalanlar mı?

Karanlık madde süper radyoaktif olan en ağır elementlerden oluşur. Temel olarak, atom kütlesi 6666 olan (Yeryüzü bilimi tarafından bilinmeyen) bir elementtir.

Bu element kara deliklerin çekirdeklerinde bulunur. Serbest, çökmemiş bir durumda, bu elementin yarı ömrü süreci meydana gelir ve altı binlik seriden daha az ağır elementler elde edilir.

Hepsi sözde karanlık maddenin bir parçası.

Karanlık madde atom kütleleri 1000'den 6666'ya kadar olan elementlerden oluşur! 6666'dan daha ağır bir element ortaya çıktığında Evrenin çökme süreci başlar.

Astronotlar ve uzay araçları için karanlık madde parçacıklarından koruma var mı? Böyle bir korumanın ilkesi nedir?

Dünya'da anlaşıldığı şekliyle karanlık maddeden korunma mevcut değildir. 6666 numaralı elemanın radyasyonu, fiziksel olarak mevcut olan herhangi bir malzeme gövdesini vakumlu yapılara dondurur ve bunları temel parçacıklara ayrıştırır. Bu nedenle, Uzaydaki devasa karanlık madde kütlelerinin etkisinden kendilerini korumak için, çok gelişmiş medeniyetler ışınlanmayı kullanır, yani bir uzay gemisi yolda büyük bir karanlık madde kütlesiyle karşılaştığında kontrol edilir, kaydileştirilir ve bilgi olarak aktarılır. karanlık madde bölgesinin dışında oluşur ve orada tekrar ortaya çıkar.

Titreşimlerinizin frekansını değiştirerek, yani paralel varoluş düzlemine gidip sonra geri dönerek karanlık madde kütlelerinin üstesinden gelebilirsiniz.

Bu, maddeselleşme ve başka bir yerde ortaya çıkma, yani ışınlanma gibi görünecek.

Zaman içinde gerçekleşmeden ışınlanma noktasına geri dönmek mümkünse, o zaman tüm yeni olaylar eskilerin tekrarı olmayacak mı?

Kendinizi içinde bulduğunuz olayların çeşitliliğine bağlı olarak olabilir veya olmayabilir.

Meydana gelen her olayın trilyonlarca trilyon varyasyonu vardır ve bunların hepsi boşluk yapılarında kayıtlıdır.

Üstelik birçoğu, farklı paralel varoluş düzlemlerinde aynı anda kendilerini gösterebilir.

Olayların tezahür etme şekli, hangi düzleme ve nasıl varacağınıza bağlı olacaktır.

Fizikçilerimiz Evrenimizin kenarındaki vakum parçacıklarının yoğunluğunun küçük mü yoksa büyük mü olduğunu bilmiyorlar mı? Sınırlarında madde, vakum parçacıkları ve foton sızıntısı olmaması sağlanıyor mu?

“Vakum parçacığı” tanımının yanlış olduğu söylenmelidir. Vakum tezahür etmemiş maddedir. Parçacık da maddenin tecellisine işaret eder.

Bir vakum seyreltilemez. Ben yalnızca uzay-zaman boşluğunun mutlak sıfırını adlandırıyorum.

Biliminiz tarafından bilinen boşluğun diğer tüm aşamaları, değişen sayıda tezahür eden parçacıklarla tatlandırılmış mutlak boşluktur.

Evren, filmde tüm görünür fiziksel nesnelerin, tezahür etmiş tüm maddelerin bulunduğu bir baloncuktur. Filmin içinde mutlak bir boşluk var, filmin dışında da aynısı.

Dünyalıların standartlarına göre bizimki gibi sayısız evren var.

Bunların hepsi evrenlerarası uzayın mutlak boşluğunda sarkan ve dönen kabarcıklardır.

Bu nedenle Evrenin böyle bir sınırı yoktur. Ancak bir baloncuğun filminden gelen madde, eğer temas ederlerse, başka bir baloncuğun filmine akabilir.

Temas noktasında, bir Evren için kara delik, diğeri için ise beyaz delik olan bir tekillik bölgesi ortaya çıkmalıdır.

- Yerçekimini, vakum parçacıklarını veya daha ince maddeyi sağlayan nedir? Bu sürecin mekanizması nedir?

Yerçekimi, ortaya çıkan maddenin kütlesi ortaya çıktığında ortaya çıkar; bir parçacık, vakum yapılarından ortaya çıktığı anda, kütleye sahip olmaya başlar. Bu, vakumlu yapıları kendi etrafında bükmeye ve deforme etmeye başlaması anlamına gelir.

Bu sırada yerçekimi ortaya çıkar veya daha hafif parçacıkların kavisli vakum yapıları boyunca daha ağır olanlara doğru yuvarlanması meydana gelir.

- Yer çekiminin yanı sıra anti-yerçekimi de var mı? Nasıl yaratıldı?

Anti-yerçekimi parçacıkların birbirinden itilmesi olarak adlandırılabilir. Parçacıklardan birinin bir titreşim frekansı, diğerinin ise başka bir titreşim frekansı olduğunda ortaya çıkar. Yani paralel dünyalardalar.

İçlerinden özgürce geçebilmenize rağmen neden paralel dünyaları göremediğinizi açıklayan da bu itmedir.

Titreşimlerdeki küçük bir fark, anti-yerçekimi veya havaya yükselme etkisi yaratabilir.

Kabaca bu etki bir elektromanyetik alan kullanılarak elde edilebilir.

- Eğer anti-yerçekimi varsa, o zaman yerçekiminden ne kadar daha güçlüdür?

Anti-yerçekimi etkileri, aynı parçacık kütleleri için yerçekiminden daha güçlü veya daha zayıf olamaz. Aynı titreşim seviyesinde olduklarında aralarındaki çekim kuvveti kesinlikle eşit olacaktır.

Karanlık madde nasıl ortadan kaldırılır? Evrenin boş alanına mı yoksa onlar tarafından emilmek üzere kara deliklere mi yönlendiriliyor?

Karanlık maddenin varlığı Evrenin varlığı açısından çok tehlikelidir. Kara delikler ve Evrenin ana tekillik noktası tarafından kullanılması gerekir.

Bu maddeden tam olarak yararlanılabilirse veya en ağır atomlar hafif atom kütlelerine bölünebilirse, o zaman Evren sarmal gelişim döngüsünden geçerek küresel hale gelir.

Bu, evrenlerin evriminin doğal bir sürecidir. Ancak ne yazık ki Evrenimize olumsuz bilinç veya kötülük virüsü bulaşmış durumda.

Ve bu virüs, gezegeninizde yaşayan insanlar da dahil olmak üzere çeşitli kozmik varlıklar ve yaratıklar tarafından sürekli olarak negatif enerji üretimine neden olur.

Konsantre formdaki tüm negatif enerjiler ve düşünce formları karanlık maddeyle aynıdır.

Bu, Evrenimizdeki karanlık maddenin sürekli olarak yenilendiği anlamına gelir. Üstelik tabiri caizse ışık maddesi miktarının azalması nedeniyle.

Karanlık madde, fotonların hareketini durdurur ve onları vakumlu yapılarda dondurur.

Her türlü hareketi durdurur ve her türlü maddeyi ayrıştırır. Ve sonra her şey süper ağır elementlere dönüşüyor.

Karanlık madde, eğer çok fazla varsa, Evrenin ölümünü getirir. Ve ne yazık ki Evrenimizde sayısı artıyor.

- Evrenlerin yalnızca karanlık maddeden oluştuğu biliniyor mu?

Yalnızca karanlık maddeden oluşan evrenler yoktur. Ama galaksiler var. Bunlar sözde karanlık galaksilerdir.

Büyük Patlama zamanından kalma kalıntı karanlık radyasyon pıhtılarından oluşmuşlardı.

Bu galaksilerde karanlık, düşük frekanslı varlıklar yaşıyor.

Benzer bir galaksi Samanyolu galaksisinin yanında bulunuyordu.

Samanyolu maddesinin siyah galaksiden yakın geçişi, Kali Yuga dönemleri olarak adlandırılan dönemlere neden oldu.

Daha yakın zamanlarda, diğer Evrenlerin ve galaksilerin Yüksek Güçleri, Samanyolu da dahil olmak üzere Evrenimizin tüm alanlarının, karanlık galaksiler ve karanlık madde kümelerinden uzak alanlara ışınlanmasına yardımcı oldu.

- Karanlık madde (ve varsa karanlık enerji) evrenimize başkalarından akabilir mi?

Belki. Ve bu çok sık oluyor.

- Karanlık madde çalışmalarına dayanan fizikçilerimiz (İpek), Evrenin 6 boyutu olduğuna inanıyor. Öyle mi?

HAYIR. Bu doğru değil. Evrenimizde binlerce boyut vardır. Bininci boyutun uzayında Demiurge'nin kendisi var.

- Fizikçiler karanlık maddenin yanı sıra karanlık enerjinin de olduğuna inanıyorlar. O var mı? Ve eğer varsa nedir?

Karanlık madde ve karanlık enerji aynı şeydir. Sadece konsantrasyon derecesinde farklılık gösterirler.

Daha konsantre maddeye karanlık madde denebilir, vakumda daha seyrek hale getirilmiş olan karanlık enerjiye.

- Güneşimiz gibi yıldızların neden çok parlak bir koronası var? Bunun için hangi fiziksel süreçler suçlanacak?

Güneş gibi yıldızlarda vakum yapılarından büyük miktarda foton salınımı vardır.

Bu, yıldızların yapısından kaynaklanmaktadır. Yıldızlar küçük beyaz delikler gibi davranır. Kavisli uzay-zaman, yıldızlar aracılığıyla sizin alanınıza fotonlar şeklinde ters çevrilir.

Dünyanızda buna Güneş'te gözlemlediğiniz çeşitli termonükleer reaksiyonlar eşlik edebilir.

Ancak fotonlar, reaksiyonların kendisinde veya bir yıldızın merkezinde değil, kavisli uzay-zamanın sınırında tamamen ortaya çıkıyor. Yani tacın bulunduğu yer. Taç bu kadar parlak olmasının nedeni budur.

- Akıllı varlıkların gelişimine uygun sıcaklık aralığı ne kadar geniştir?

Akıllı varlıklar farklıdır. Enerji, biyolojik, mineral ve diğer formlarda bulunabilirler.

Enerji varlıkları için sıcaklığın önemi yoktur. Sınırlamalar esas olarak yalnızca biyolojik yaşamda mevcuttur.

Bazı biyolojik canlı türlerinin dayanabileceği en yüksek sıcaklık yaklaşık 200-300 santigrat derecedir. Alt sınır 100 santigrat derecedir.

Bazı uzaylı dünya dışı organizmaları kastediyorum.

Novaya Zemlya üzerinde 50 megatonluk hidrojen bombası patladığında patlama süreci 20 dakika sürdü. Görünüşe göre, sizin de söylediğiniz gibi, radyoaktif radyasyon atomların ve hava moleküllerinin katılımıyla çoğaldı mı? 100 megatonluk bomba yaptılar ama patlatamadılar. Patlaması Dünya atmosferini yok edebilir mi? Ve ayrıca tüm türlerin biyolojik yaşamı?

Nitekim Novaya Zemlya'daki patlama sırasında radyoaktif radyasyon çoğaldı ve bunun sonucunda patlama bu kadar uzun sürdü.

100 megatonluk bir bombanın patlaması pekala dev bir ozon deliği yaratabilir ve bu da pek çok türün ölümüne yol açabilir. Ayrıca şok dalgası tektonik plakaları yerlerinden hareket ettirebilir. Ve güçlü volkanik süreçler başlayacaktı.

- Evrenin kenarındaki kuasarlar yeni galaksilerin doğuşunun çekirdekleri midir?

Evrenin kıyısında gördüğünüz o kuasarlar size milyarlarca yıl önceki halleriyle görünüyorlar, çünkü onların yaydığı ışık milyarlarca yıldır size geliyor.

O zaman onlar gerçekten yeni oluşan galaksilerin çekirdekleriydi. Şimdi bunlar tam teşekküllü galaksiler. Ve sadece geçmişin filme alındığını görüyorsunuz.

Samanyolu galaksimiz ve Andromeda Bulutsusu buluşabilir mi? Bu medeniyet için ne kadar korkutucu?

Galaksilerimiz buluşmamalı. Yüksek Güçler buna izin vermeyecektir. Varsayımsal bir toplantıda birçok dünya yok olabilir.

- Dünya gezegeninin içi boş mu ve gazla mı yoksa sıvı gazla mı dolu? Yoksa katı hidrojenden yapılmış metalik bir çekirdeğe mi sahip?

İkinci varsayım doğrudur.

Valeria Koltsova ve Lyubov Kolosyuk

EVE

Çevredeki dünyanın ihtişamı ve çeşitliliği her hayal gücünü hayrete düşürebilir. İnsanları, diğer insanları, çeşitli bitki ve hayvan türlerini çevreleyen tüm nesneler ve nesneler, yalnızca mikroskopla görülebilen parçacıklar ve anlaşılmaz yıldız kümeleri: hepsi “Evren” kavramıyla birleşiyor.

Evrenin kökenine ilişkin teoriler uzun zamandır insan tarafından geliştirilmiştir. Temel bir din veya bilim kavramının bile olmamasına rağmen, eski insanların meraklı zihinlerinde dünya düzeninin ilkeleri ve insanın kendisini çevreleyen uzaydaki konumu hakkında sorular ortaya çıktı. Bugün Evrenin kökenine ilişkin kaç tane teorinin bulunduğunu saymak zordur; bunlardan bazıları dünyaca ünlü bilim adamları tarafından incelenmektedir, diğerleri ise düpedüz fantastiktir.

Kozmoloji ve konusu

Modern kozmoloji - Evrenin yapısı ve gelişiminin bilimi - onun kökeni sorununu en ilginç ve hala yeterince çalışılmamış gizemlerden biri olarak görüyor. Yıldızların, galaksilerin, güneş sistemlerinin ve gezegenlerin ortaya çıkmasına katkıda bulunan süreçlerin doğası, bunların gelişimi, Evrenin ortaya çıkışının kaynağı, büyüklüğü ve sınırları: bunların hepsi incelenen konuların sadece kısa bir listesidir modern bilim adamları tarafından.

Dünyanın oluşumuyla ilgili temel bilmeceye cevap arayışı, günümüzde Evrenin kökeni, varlığı ve gelişimi hakkında çeşitli teorilerin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Cevap arayan, hipotezler oluşturan ve test eden uzmanların heyecanı haklı çünkü Evrenin doğuşuna ilişkin güvenilir bir teori, tüm insanlığa diğer sistemlerde ve gezegenlerde yaşamın var olma olasılığını ortaya çıkaracaktır.

Evrenin kökenine ilişkin teoriler, bilimsel kavramların, bireysel hipotezlerin, dini öğretilerin, felsefi fikirlerin ve mitlerin doğasına sahiptir. Hepsi şartlı olarak iki ana kategoriye ayrılır:

  1. Evrenin bir yaratıcı tarafından yaratıldığına dair teoriler. Başka bir deyişle, onların özü, Evreni yaratma sürecinin bilinçli ve ruhsal bir eylem, iradenin bir tezahürü olmasıdır.
  2. Evrenin kökenine ilişkin teoriler bilimsel faktörlere dayanmaktadır. Onların varsayımları, hem bir yaratıcının varlığını hem de dünyanın bilinçli yaratılma olasılığını kategorik olarak reddeder. Bu tür hipotezler genellikle sıradanlık ilkesi denilen şeye dayanır. Sadece bizim gezegenimizde değil, diğer gezegenlerde de yaşamın mümkün olduğunu öne sürüyorlar.

Yaratılışçılık - Dünyanın Yaratıcı tarafından yaratıldığı teorisi

Adından da anlaşılacağı gibi yaratılışçılık (yaratılış), evrenin kökenine dair dini bir teoridir. Bu dünya görüşü, evrenin, gezegenin ve insanın Tanrı ya da Yaratıcı tarafından yaratıldığı anlayışına dayanmaktadır.

Bu fikir uzun bir süre egemen oldu, ta ki 19. yüzyılın sonuna kadar, bilimin çeşitli alanlarında (biyoloji, astronomi, fizik) bilgi birikimi süreci hızlandı ve evrim teorisi yaygınlaştı. Yaratılışçılık, yapılan keşiflere karşı muhafazakar görüşlere sahip olan Hıristiyanların tuhaf bir tepkisi haline geldi. O dönemde hakim olan fikir, yalnızca dini teorilerle diğer teoriler arasında var olan çelişkileri güçlendirdi.

Bilimsel ve dini teoriler arasındaki fark nedir?

Çeşitli kategorilerdeki teoriler arasındaki temel farklar öncelikle taraftarları tarafından kullanılan terimlerde yatmaktadır. Yani bilimsel hipotezlerde yaratıcı yerine doğa, yaratılış yerine köken vardır. Bununla birlikte farklı teorilerin benzer şekillerde ele aldığı, hatta tamamen kopyaladığı konular da bulunmaktadır.

Karşıt kategorilere ait olan Evrenin kökenine ilişkin teoriler, onun görünüşünü farklı şekilde tarihlendirir. Örneğin en yaygın hipoteze (büyük patlama teorisi) göre Evren yaklaşık 13 milyar yıl önce oluşmuştur.

Buna karşılık, Evrenin kökenine ilişkin dini teori tamamen farklı rakamlar verir:

  • Hıristiyan kaynaklarına göre, İsa Mesih'in doğduğu sırada Tanrı'nın yarattığı Evrenin yaşı 3483-6984 yıldı.
  • Hinduizm dünyamızın yaklaşık 155 trilyon yaşında olduğunu öne sürüyor.

Kant ve kozmolojik modeli

20. yüzyıla kadar çoğu bilim adamı Evrenin sonsuz olduğu görüşündeydi. Zamanı ve mekanı bu niteliğiyle karakterize ettiler. Ayrıca onlara göre Evren statik ve homojendi.

Evrenin uzayda sınırsızlığı fikri Isaac Newton tarafından ortaya atılmıştır. Bu varsayım, zaman sınırlarının yokluğuna ilişkin bir teori geliştiren biri tarafından geliştirilmiştir. Teorik varsayımlarını daha da ileri götüren Kant, Evrenin sonsuzluğunu olası biyolojik ürünlerin sayısına kadar genişletti. Bu varsayım, sonu ve başlangıcı olmayan eski ve geniş bir dünya koşullarında, sayısız olası seçeneğin olabileceği ve bunun sonucunda herhangi bir biyolojik türün ortaya çıkmasının gerçekten gerçekleşebileceği anlamına geliyordu.

Daha sonra Darwin'in teorisi, canlıların ortaya çıkma ihtimaline dayanarak geliştirildi. Yıldızlı gökyüzüne ilişkin gözlemler ve gökbilimcilerin hesaplamalarının sonuçları Kant'ın kozmolojik modelini doğruladı.

Einstein'ın Düşünceleri

20. yüzyılın başında Albert Einstein kendi Evren modelini yayınladı. Görelilik teorisine göre evrende aynı anda iki zıt süreç meydana gelir: genişleme ve büzülme. Bununla birlikte, çoğu bilim adamının Evrenin durağan doğası hakkındaki görüşlerine katılarak kozmik itici kuvvet kavramını ortaya attı. Etkisi, yıldızların çekiciliğini dengelemek ve Evrenin statik doğasını korumak için tüm gök cisimlerinin hareket sürecini durdurmak üzere tasarlanmıştır.

Einstein'a göre Evren modelinin belli bir boyutu vardır, ancak sınırları yoktur. Bu kombinasyon yalnızca uzayın kürede olduğu gibi kavisli olması durumunda mümkündür.

Böyle bir modelin uzayının özellikleri şunlardır:

  • Üç boyutluluk.
  • Kendini kapatmak.
  • Galaksilerin eşit şekilde dağıldığı homojenlik (merkez ve kenarın olmaması).

A. A. Friedman: Evren genişliyor

Evrenin devrim niteliğinde genişleyen modelinin yaratıcısı A. A. Friedman (SSCB), teorisini genel görelilik teorisini karakterize eden denklemler temelinde inşa etti. Doğru, o zamanın bilim dünyasında genel kabul gören görüş, dünyamızın statik olduğu ve bu nedenle çalışmalarına gereken ilginin gösterilmediği yönündeydi.

Birkaç yıl sonra gökbilimci Edwin Hubble, Friedman'ın fikirlerini doğrulayan bir keşif yaptı. Galaksilerin yakındaki Samanyolu'ndan uzaklığı keşfedildi. Aynı zamanda hareket hızlarının kendileriyle galaksimiz arasındaki mesafeyle orantılı kalması da inkar edilemez hale geldi.

Bu keşif, yıldızların ve galaksilerin birbirlerine göre sürekli "dağılmalarını" açıklıyor ve bu da evrenin genişlediği sonucuna varıyor.

Nihayetinde Friedman'ın vardığı sonuçlar, daha sonra Sovyet bilim adamının Evrenin genişlemesine ilişkin hipotezin kurucusu olarak erdemlerinden bahseden Einstein tarafından kabul edildi.

Bu teori ile genel görelilik teorisi arasında çelişkiler olduğu söylenemez, ancak Evrenin genişlemesi sırasında yıldızların geri çekilmesine neden olan bir başlangıç ​​dürtüsü olmuş olmalıdır. Patlamaya benzetilerek bu fikre "Büyük Patlama" adı verildi.

Stephen Hawking ve Antropik İlke

Stephen Hawking'in hesaplamalarının ve keşiflerinin sonucu, Evrenin kökenine ilişkin insan merkezli teoriydi. Yaratıcısı, insan yaşamı için bu kadar iyi hazırlanmış bir gezegenin varlığının tesadüf olamayacağını iddia ediyor.

Stephen Hawking'in Evrenin kökenine ilişkin teorisi aynı zamanda kara deliklerin kademeli olarak buharlaşmasını, enerji kayıplarını ve Hawking radyasyonunun emisyonunu da öngörüyor.

Kanıt arayışı sonucunda uygarlığın gelişmesi için uyulması gereken 40'tan fazla özellik tanımlanmış ve test edilmiştir. Amerikalı astrofizikçi Hugh Ross, böylesine kasıtsız bir tesadüfün olasılığını değerlendirdi. Sonuç 10-53 sayısıydı.

Evrenimiz her biri 100 milyar yıldıza sahip bir trilyon galaksi içerir. Bilim adamlarının yaptığı hesaplamalara göre toplam gezegen sayısının 10 20 olması gerekiyor. Bu rakam daha önce hesaplanandan 33 kat daha az. Sonuç olarak, tüm galaksilerdeki hiçbir gezegen, yaşamın kendiliğinden ortaya çıkması için uygun koşulları bir araya getiremez.

Büyük Patlama Teorisi: Küçük Bir Parçacıktan Evrenin Kökeni

Büyük patlama teorisini destekleyen bilim insanları, evrenin büyük bir patlamanın sonucu olduğu hipotezini paylaşıyorlar. Teorinin ana varsayımı, bu olaydan önce mevcut Evrenin tüm unsurlarının mikroskobik boyutlara sahip bir parçacıkta yer aldığının ifadesidir. İçinde bulunan elementler, sıcaklık, yoğunluk ve basınç gibi göstergelerin ölçülemediği tekil bir durumla karakterize ediliyordu. Onlar sonsuzdur. Bu haldeki madde ve enerji fizik yasalarından etkilenmez.

15 milyar yıl önce parçacığın içinde ortaya çıkan kararsızlığa denir. Dağınık minik unsurlar bugün bildiğimiz dünyanın temelini attı.

Başlangıçta Evren çok küçük parçacıklardan (atomdan daha küçük) oluşan bir bulutsuydu. Daha sonra birleşerek yıldız galaksilerin temelini oluşturan atomları oluşturdular. Patlamadan önce ne olduğu ve patlamaya neyin sebep olduğu hakkındaki soruları yanıtlamak, Evrenin kökenine ilişkin bu teorinin en önemli görevleridir.

Tablo, büyük patlamadan sonra evrenin oluşum aşamalarını şematik olarak göstermektedir.

Evrenin DurumuZaman ekseniTahmini sıcaklık
Genişleme (enflasyon)10 -45'ten 10 -37 saniyeye10 26 K'dan fazla
Kuarklar ve elektronlar ortaya çıkıyor10 -6 sn10'dan fazla 13 K
Proton ve nötronlar üretilir10 -5 sn10 12 bin
Helyum, döteryum ve lityum çekirdekleri ortaya çıkıyor10 -4 saniyeden 3 dakikaya kadar10 11'den 10 9 K'ya
Atomlar oluştu400 bin yıl4000 bin
Gaz bulutu genişlemeye devam ediyor15 Ma300 bin
İlk yıldızlar ve galaksiler doğuyor1 milyar yıl20 bin
Yıldız patlamaları ağır çekirdek oluşumunu tetikliyor3 milyar yıl10 bin
Yıldız doğum süreci durur10-15 milyar yıl3 bin
Bütün yıldızların enerjisi tükendi10 14 yıl10 -2 bin
Kara delikler tükeniyor ve temel parçacıklar doğuyor10 40 yıl-20 bin
Tüm kara deliklerin buharlaşması sona eriyor10 100 yıl10 -60'dan 10 -40 K'ye

Yukarıdaki verilerden de anlaşılacağı üzere Evren genişlemeye ve soğumaya devam ediyor.

Galaksiler arasındaki mesafenin sürekli artması ana önermedir: Büyük Patlama teorisini farklı kılan şey budur. Evrenin bu şekilde ortaya çıkışı bulunan delillerle doğrulanabilir. Bunu çürütmek için nedenler de var.

Teorinin sorunları

Büyük patlama teorisinin pratikte kanıtlanmadığı göz önüne alındığında, cevaplayamadığı birçok sorunun olması şaşırtıcı değildir:

  1. Tekillik. Bu kelime, Evrenin bir noktaya sıkıştırılmış durumunu ifade eder. Büyük patlama teorisinin sorunu, maddede ve uzayda meydana gelen süreçleri bu halde tanımlamanın imkansızlığıdır. Genel görelilik yasası burada geçerli olmadığından modelleme için matematiksel bir tanım ve denklemler oluşturmak imkansızdır.
    Evrenin başlangıç ​​durumu hakkındaki soruya bir cevap almanın temel imkansızlığı, teoriyi daha baştan itibarsızlaştırmaktadır. Popüler bilim açıklamaları bu karmaşıklığı örtbas etmeyi veya yalnızca geçiştirerek bahsetmeyi tercih ediyor. Ancak Big Bang teorisine matematiksel bir temel sağlamaya çalışan bilim insanları için bu zorluk, büyük bir engel olarak görülüyor.
  2. Astronomi. Bu alanda büyük patlama teorisi galaksilerin oluşum sürecini açıklayamadığı gerçeğiyle karşı karşıyadır. Teorilerin güncel versiyonlarına dayanarak homojen bir gaz bulutunun nasıl ortaya çıkacağını tahmin etmek mümkündür. Üstelik yoğunluğunun şimdiye kadar metreküp başına yaklaşık bir atom olması gerekir. Daha fazlasını elde etmek için Evrenin başlangıç ​​durumunu ayarlamadan yapamazsınız. Bu alandaki bilgi ve pratik deneyim eksikliği daha sonraki modellemelerin önünde ciddi engeller haline gelmektedir.

Ayrıca galaksimizin hesaplanan kütlesi ile çekim hızı incelenerek elde edilen veriler arasında da bir tutarsızlık var. Görünen o ki galaksimizin ağırlığı daha önce düşünülenden on kat daha fazla.

Kozmoloji ve kuantum fiziği

Bugün kuantum mekaniğini temel almayan hiçbir kozmolojik teori yoktur. Sonuçta, atomik ve kuantum fiziği ile klasik arasındaki fark (Newton tarafından açıklanmıştır), ikincisinin maddi nesneleri gözlemlemesi ve tanımlaması, birincisinin ise gözlem ve ölçümün yalnızca matematiksel bir tanımını varsaymasıdır. . Kuantum fiziği için maddi değerler araştırmanın konusu değildir; burada gözlemcinin kendisi incelenen durumun bir parçasıdır.

Bu özelliklere dayanarak kuantum mekaniği, gözlemci Evrenin bir parçası olduğundan Evreni tanımlamakta zorluk çeker. Ancak evrenin ortaya çıkışından bahsederken dışarıdan gözlemcileri hayal etmek imkansızdır. Dışarıdan bir gözlemcinin katılımı olmadan bir model geliştirme girişimleri, J. Wheeler'ın Evrenin kökenine ilişkin kuantum teorisiyle taçlandırıldı.

Bunun özü, Evrenin her an bölünmesi ve sonsuz sayıda kopyanın oluşmasıdır. Sonuç olarak paralel Evrenlerin her biri gözlemlenebilir ve gözlemciler tüm kuantum alternatiflerini görebilir. Üstelik orijinal ve yeni dünyalar gerçektir.

Enflasyon modeli

Enflasyon teorisinin çözmeyi amaçladığı asıl görev, büyük patlama teorisi ve genişleme teorisinin cevapsız bıraktığı soruların cevaplarını aramaktır. Yani:

  1. Evren hangi nedenle genişliyor?
  2. Büyük patlama nedir?

Bu amaçla, Evrenin kökenine ilişkin şişme teorisi, genişlemenin sıfır zamanına kadar tahmin edilmesini, Evrenin tüm kütlesinin bir noktada sınırlandırılmasını ve genellikle büyük patlama olarak adlandırılan kozmolojik bir tekillik oluşturulmasını içerir.

Şu anda uygulanamayan genel görelilik teorisinin yersizliği ortaya çıkıyor. Sonuç olarak, daha genel bir teori (veya "yeni fizik") geliştirmek ve kozmolojik tekillik sorununu çözmek için yalnızca teorik yöntemler, hesaplamalar ve çıkarımlar uygulanabilir.

Yeni alternatif teoriler

Kozmik enflasyon modelinin başarısına rağmen, buna karşı çıkan ve bunun savunulamaz olduğunu söyleyen bilim adamları var. Ana argümanları teorinin önerdiği çözümlerin eleştirisidir. Muhalifler, elde edilen çözümlerin bazı ayrıntıları eksik bıraktığını, yani başlangıç ​​değerleri problemini çözmek yerine teorinin bunları yalnızca ustaca örttüğünü iddia ediyor.

Bir alternatif, fikri büyük patlamadan önceki başlangıç ​​değerlerinin oluşumuna dayanan birkaç egzotik teoridir. Evrenin kökenine ilişkin yeni teoriler kısaca şu şekilde açıklanabilir:

  • Sicim teorisi. Taraftarları, alışılagelmiş dört uzay ve zaman boyutuna ek olarak ek boyutların da getirilmesini önermektedir. Evrenin ilk aşamalarında rol oynayabilirler ve şu anda sıkıştırılmış bir durumda olabilirler. Sıkıştırılmalarının nedeni hakkındaki soruya yanıt veren bilim insanları, süper sicimlerin özelliğinin T-dualitesi olduğunu söyleyen bir yanıt sunuyorlar. Bu nedenle dizeler ek boyutlara "sarılır" ve boyutları sınırlıdır.
  • Brane teorisi. Buna M-teorisi de denir. Varsayımlarına göre Evrenin oluşum sürecinin başlangıcında soğuk, statik, beş boyutlu bir uzay-zaman vardır. Bunlardan dördünün (uzaysal) kısıtlamaları veya duvarları var - üç zar. Alanımız duvarlardan biri gibi davranıyor ve ikincisi gizli. Üçüncü üç zar, dört boyutlu uzayda bulunur ve iki sınır zarla sınırlanır. Teori, üçüncü bir zarın bizimkiyle çarpışacağını ve büyük miktarda enerji açığa çıkaracağını öngörüyor. Büyük patlamanın ortaya çıkması için elverişli olan koşullar budur.
  1. Döngüsel teoriler, evrenin bir durumdan diğerine hareket ettiğini ileri sürerek büyük patlamanın benzersizliğini reddeder. Bu tür teorilerdeki sorun, termodinamiğin ikinci yasasına göre entropinin artmasıdır. Sonuç olarak, önceki döngülerin süresi daha kısaydı ve maddenin sıcaklığı, büyük patlama sırasında olduğundan önemli ölçüde daha yüksekti. Bunun gerçekleşme olasılığı son derece düşüktür.

Evrenin kökeni hakkında ne kadar çok teori olursa olsun, yalnızca ikisi zamana direnip sürekli artan entropi probleminin üstesinden gelebildi. Bilim adamları Steinhardt-Turok ve Baum-Frampton tarafından geliştirildiler.

Evrenin kökenine ilişkin bu nispeten yeni teoriler geçen yüzyılın 80'li yıllarında ortaya atıldı. Buna dayalı modeller geliştiren, güvenilirliğin kanıtını arayan, çelişkileri ortadan kaldırmaya çalışan pek çok takipçisi var.

Sicim teorisi

Evrenin kökeni teorileri arasında en popüler olanlardan biri - Fikrinin açıklamasına geçmeden önce, en yakın rakiplerinden biri olan standart modelin kavramlarını anlamak gerekir. Maddenin ve etkileşimlerin, çeşitli gruplara ayrılmış belirli bir parçacık kümesi olarak tanımlanabileceğini varsayar:

  • Kuarklar.
  • Leptonlar.
  • Bozonlar.

Bu parçacıklar, bileşenlere ayrılamayacak kadar küçük oldukları için aslında evrenin yapı taşlarıdırlar.

Sicim teorisinin ayırt edici bir özelliği, bu tür tuğlaların parçacıklar değil, titreşen ultramikroskopik sicimler olduğu iddiasıdır. Aynı zamanda farklı frekanslarda salınan teller, standart modelde tanımlanan çeşitli parçacıkların analogları haline gelir.

Teoriyi anlamak için sicimlerin madde değil, enerji olduklarını anlamalısınız. Dolayısıyla sicim teorisi, evrenin tüm öğelerinin enerjiden oluştuğu sonucuna varır.

İyi bir benzetme ateş olabilir. Ona bakınca maddi olduğu izlenimini edinirsiniz ama ona dokunulamaz.

Okul çocukları için kozmoloji

Evrenin kökenine ilişkin teoriler okullarda astronomi derslerinde kısaca incelenmektedir. Öğrencilere dünyamızın nasıl oluştuğu, şu anda neler olduğu ve gelecekte nasıl gelişeceği ile ilgili temel teoriler anlatılır.

Derslerin amacı çocukları temel parçacıkların, kimyasal elementlerin ve gök cisimlerinin oluşumunun doğasıyla tanıştırmaktır. Çocuklar için Evrenin kökenine ilişkin teoriler, Büyük Patlama teorisinin sunumuna indirgenmiştir. Öğretmenler görsel materyal kullanır: slaytlar, tablolar, posterler, resimler. Ana görevleri çocukların kendilerini çevreleyen dünyaya olan ilgisini uyandırmaktır.


Evrendeki kimyasal elementlerin kökeni

Dünyadaki kimyasal elementlerin oluşumu

Herkes biliyor kimyasal elementlerin periyodik tablosu - masa Mendeleev . Orada oldukça fazla element var ve fizikçiler sürekli olarak daha fazla ağır transuranyum yaratmak için çalışıyorlar. elementler . Nükleer fizikte bu çekirdeklerin kararlılığıyla ilgili pek çok ilginç şey vardır. Her türden istikrar adası var ve ilgili hızlandırıcılar üzerinde çalışan insanlar yaratmaya çalışıyorlar. kimyasal elementler çok yüksek atom numaralarına sahip. Ama bütün bunlar elementler Çok uzun yaşamıyorlar. Yani, bunun birkaç çekirdeğini oluşturabilirsiniz. eleman , bir şeyi araştırmak için zamanınız olsun, onu gerçekten sentezlediğinizi ve bunu keşfettiğinizi kanıtlayın eleman . Ona bir isim verme hakkını elde edin, belki Nobel Ödülü'nü alın. Fakat bunların doğasında kimyasal elementler Öyle görünmüyor ama aslında bazı süreçlerde ortaya çıkabiliyorlar. Ancak kesinlikle önemsiz miktarlarda ve kısa sürede parçalanırlar. Bu nedenle, Evren , temel olarak görüyoruz elementler uranyum ve çakmakla başlıyoruz.

Evrenin Evrimi

Ancak Evren bizimki gelişiyor. Ve genel olarak, bir tür küresel değişim fikrine varır varmaz, kaçınılmaz olarak etrafınızda gördüğünüz her şeyin şu ya da bu şekilde bozulabilir hale geldiği fikrine varırsınız. Ve eğer insanlar, hayvanlar ve nesneler açısından bir şekilde bununla uzlaştıysak, bir sonraki adımı atmak bazen tuhaf görünebilir. Mesela su her zaman su mudur yoksa demir her zaman demir midir?! Cevap hayır çünkü gelişiyor. Evren genel olarak ve bir zamanlar doğal olarak toprak yoktu, örneğin dünya ve onu oluşturan tüm parçalar, güneş sisteminin oluştuğu bazı bulutsulara dağılmıştı. Daha da geriye gitmek gerekiyor ve bir zamanlar sadece Mendeleev ve onun periyodik tablosunun olmadığı, içinde hiçbir elementin bulunmadığı ortaya çıkıyor. Bizim Evren çok sıcak, çok yoğun bir durumdan geçtikten sonra doğdu. Sıcak ve yoğun olduğunda ise tüm karmaşık yapılar yok olur. Ve böylece tarihin çok erken dönemlerinde Evren bize tanıdık gelen kararlı maddeler ve hatta temel parçacıklar yoktu.

Evrendeki hafif kimyasal elementlerin kökeni

Hidrojen kimyasal elementinin oluşumu

Gibi Evren genişliyordu soğudu ve yoğunluğu azaldı, bazı parçacıklar ortaya çıktı. Kabaca söylemek gerekirse, formülü kullanarak her parçacık kütlesine enerji atayabiliriz. E=mc2 . Her enerji için bir sıcaklık ilişkilendirebiliriz ve sıcaklık bu kritik enerjinin altına düştüğünde parçacık kararlı hale gelebilir ve var olabilir.
Sırasıyla Evren genişliyor , soğur ve doğal olarak periyodik tablonun ilk sırasında görünür hidrojen . Çünkü o sadece bir proton. Yani protonlar ortaya çıktı ve şunu söyleyebiliriz: hidrojen . Bu manada Evren Açık 100% hidrojen, artı karanlık madde, artı karanlık enerji ve bol miktarda radyasyondan oluşur. Ama sıradan maddeden yalnızca hidrojen . Belli olmak protonlar , görünmeye başla nötronlar . Nötronlar biraz daha ağır protonlar ve bu şu gerçeğe yol açıyor nötronlar biraz daha az görünüyor. Yani kafada bazı geçici faktörler var, hayatın bir saniyesinin ilk kesirlerinden bahsediyoruz. Evren .

"İlk üç dakika"
Göründü protonlar Ve nötronlar , sıcak ve sıkı görünüyor. Ve birlikte proton Ve nötron Yıldızların derinliklerinde olduğu gibi termonükleer reaksiyonlar başlayabilir. Ama aslında hala çok sıcak ve yoğun. Bu nedenle hayatın ilk saniyelerinden itibaren biraz beklemeniz gerekiyor Evren ilk dakikalara kadar. Weinberg'in ünlü bir kitabı var: "İlk üç dakika" ve hayatın bu aşamasına adanmıştır Evren .

Helyum kimyasal elementinin kökeni

İlk dakikalarda termonükleer reaksiyonlar oluşmaya başlar çünkü hepsi Evren bir yıldızın iç kısmına benzer ve termonükleer reaksiyonlar meydana gelebilir. oluşmaya başlamak hidrojen izotopları döteryum ve buna bağlı olarak trityum . Daha ağır olanlar oluşmaya başlıyor kimyasal elementler helyum . Ancak daha ileriye gitmek zordur çünkü çok sayıda parçacık içeren kararlı çekirdekler 5 Ve 8 HAYIR. Ve çok karmaşık bir fiş olduğu ortaya çıktı.
Lego parçalarıyla dolu bir odanız olduğunu ve etrafta koşup yapıları birleştirmeniz gerektiğini hayal edin. Ama detaylar dağılıyor ya da oda genişliyor, yani bir şekilde her şey hareket ediyor. Parçaları toplamak sizin için zor oluyor ve ayrıca örneğin ikisini bir araya getiriyorsunuz, sonra iki tane daha birleştiriyorsunuz. Ama beşinciyi sokmak imkansız. Ve bu nedenle, yaşamın bu ilk dakikalarında Evren temelde yalnızca oluşturmayı başarır helyum , biraz lityum , biraz döteryum kalıntılar. Bu reaksiyonlarda basitçe yanar ve aynı şeye dönüşür. helyum .
Yani temelde Evren oluştuğu ortaya çıkıyor hidrojen Ve helyum , hayatının ilk dakikalarından sonra. Ayrıca çok az sayıda biraz daha ağır elementler. Ve periyodik tablonun oluşumunun ilk aşamasının sona erdiği yer burasıdır. Ve ilk yıldızlar görünene kadar bir duraklama var. Yıldızların yine sıcak ve yoğun olduğu ortaya çıktı. Devam için koşullar yaratılıyor termonükleer füzyon . Ve yıldızlar hayatlarının çoğunu sentezle meşgul olarak geçiriyorlar helyum itibaren hidrojen . Yani hala ilk iki unsuru içeren bir oyundur. Bu nedenle yıldızların varlığı nedeniyle hidrojen küçülüyor helyum büyüyor. Ancak şunu anlamak önemlidir: çoğunlukla içindeki madde Evren yıldızlarda değil. Çoğunlukla sıradan maddeler dağılmış durumda Evren sıcak gaz bulutlarında, galaksi kümelerinde, kümeler arasındaki filamentlerde. Ve bu gaz hiçbir zaman yıldızlara dönüşmeyebilir, yani bu anlamda Evren hala esas olarak aşağıdakilerden oluşacaktır: hidrojen Ve helyum . Sıradan bir maddeden bahsediyorsak ama bu arka plana karşı yüzde düzeyinde hafif kimyasal elementlerin miktarı azalır, ağır elementlerin miktarı artar.

Yıldız nükleosentezi

Ve böylece ilk dönemden sonra nükleosentez , yıldızlık çağı geliyor nükleosentez , bu güne kadar devam ediyor. Yıldızda, başlangıçta hidrojen dönüşür helyum . Koşullar izin verirse ve koşullar sıcaklık ve yoğunluk ise, o zaman aşağıdaki reaksiyonlar gerçekleşecektir. Periyodik tabloda ne kadar ilerlersek, bu reaksiyonları başlatmak o kadar zorlaşır, daha ekstrem koşullara ihtiyaç duyulur. Bir yıldızda koşullar kendiliğinden yaratılır. Yıldız kendi üzerine baskı yapar, çekim enerjisi gaz basıncı ve çalışmaya bağlı iç enerjisi ile dengelenir. Buna göre yıldız ne kadar ağır olursa kendini o kadar sıkıştırır ve merkezde daha yüksek sıcaklık ve yoğunluk alır. Ve sonrakiler oraya gidebilir atomik reaksiyonlar .

Yıldızların ve galaksilerin kimyasal evrimi

Sentezden sonra Güneş'te helyum , bir sonraki reaksiyon başlayacak ve oluşacak karbon Ve oksijen . Reaksiyonlar daha ileri gitmeyecek ve Güneş oksijen-karbona dönüşecek Beyaz cüce . Ancak aynı zamanda Güneş'in füzyon reaksiyonuyla zenginleşmiş olan dış katmanları da fırlatılacak. Güneş gezegenimsi bir bulutsuya dönüşecek, dış katmanlar birbirinden ayrılacak. Ve çoğunlukla, dışarı atılan madde, yıldızlararası ortamın maddesiyle karıştıktan sonra, yeni nesil yıldızların bir parçası haline gelebilir. Yani yıldızlar bu tür bir evrime sahiptir. Kimyasal evrim var galaksiler Ortalama olarak oluşan her bir sonraki yıldız, giderek daha fazla ağır element içerir. Bu nedenle saf yıldızlardan oluşan ilk yıldızlar hidrojen Ve helyum örneğin kayalık gezegenlere sahip olamazlardı. Çünkü onları yapacak hiçbir şey yoktu. İlk yıldızların evrimsel döngüsünün geçmesi gerekiyordu ve burada önemli olan büyük yıldızların en hızlı şekilde evrimleşmesidir.

Evrendeki ağır kimyasal elementlerin kökeni

Demir kimyasal elementinin kökeni

Güneş ve onun toplam ömrü neredeyse 12 milyar yıllar. Ve büyük yıldızlar birkaç kez yaşar milyonlarca yıllar. Tepki getiriyorlar bez ve yaşamlarının sonunda patlarlar. Patlama sırasında, en içteki çekirdek hariç, tüm madde dışarı atılır ve dolayısıyla doğal olarak büyük bir miktar da dışarı atılır. hidrojen dış katmanlarda işlenmemiş olarak kaldı. Ancak büyük bir miktarın atılması önemlidir oksijen , silikon , magnezyum , bu zaten yeterli ağır kimyasal elementler , ulaşmaya biraz kısa bez ve onunla bağlantılı olanlar, nikel Ve kobalt . Çok vurgulanan unsurlar. Belki bu resmi okul günlerimden hatırlıyorum: sayı kimyasal element ve füzyon veya ayrışma reaksiyonları sırasında enerjinin salınması ve orada böyle bir maksimum elde edilir. VE demir, nikel, kobalt en tepedeler. Bu demektir ki çürüme ağır kimyasal elementler kadar karlı bez Akciğerlerden sentezlenmesi de demire faydalıdır. Daha fazla enerji harcanması gerekiyor. Buna göre hidrojen yönünden, hafif elementler yönünden hareket ediyoruz ve yıldızlardaki termonükleer füzyon reaksiyonu demire ulaşabiliyor. Enerjinin serbest bırakılmasıyla birlikte gelmeleri gerekir.
Büyük bir yıldız patladığında ütü temelde atılmaz. Merkezi çekirdekte kalır ve dönüşür nötron yıldızı veya Kara delik . Ama atılıyorlar demirden daha ağır kimyasal elementler . Diğer patlamalarda demir açığa çıkar. Beyaz cüceler, örneğin Güneş'ten arta kalanlar patlayabilir. Beyaz cücenin kendisi oldukça kararlı bir nesnedir. Ancak bu stabiliteyi kaybettiğinde sınırlayıcı bir kütleye sahip olur. Termonükleer yanma reaksiyonu başlıyor karbon .


Süpernova patlaması
Ve eğer sıradan bir yıldızsa, oldukça kararlı bir nesnedir. Ortasını biraz ısıttınız, tepki verecek, genişleyecek. Merkezdeki sıcaklık düşecek ve her şey kendi kendine düzene girecek. Ne kadar ısıtılır, ne kadar soğutulursa soğutulsun. Ve burada Beyaz cüce bunu yapamam. Reaksiyonu siz tetiklediniz, genişlemek istiyor ama yapamıyor. Bu nedenle termonükleer reaksiyon hızla beyaz cücenin tamamını kaplar ve tamamen patlar. Görünüşe göre Tip 1A Süpernova patlaması ve bu çok iyi, çok önemli bir Süpernova. Açılmasına izin verdiler. Ancak en önemlisi, bu patlama sırasında cücenin tamamen yok olması ve orada birçok şeyin sentezlenmesidir. bez . Tüm bezler ah etrafımdaki tüm çiviler, somunlar, baltalar ve tüm demir içimizde, parmağınızı batırıp ona bakabilir veya tadabilirsiniz. Yani hepsi bu ütü beyaz cücelerden geldi.

Ağır kimyasal elementlerin kökeni

Ancak daha ağır elementler de var. Nerede sentezlenirler? Uzun bir süre ana sentez yerinin daha fazla olduğuna inanılıyordu. ağır elementler , Bu Süpernova patlamaları büyük yıldızlarla ilişkilidir. Bir patlama sırasında, yani çok fazla ekstra enerji olduğunda, her türlü ekstra şey uçarken nötronlar enerji açısından uygun olmayan reaksiyonların gerçekleştirilmesi mümkündür. Ancak koşullar bu şekilde gelişmiştir ve saçılan bu maddede yeterince sentez yapacak reaksiyonlar gerçekleşebilmektedir. ağır kimyasal elementler . Ve gerçekten geliyorlar. Birçok kimyasal elementler Demirden daha ağır olan maddeler bu şekilde oluşur.
Ayrıca patlamayan yıldızlar bile evrimlerinin belirli bir aşamasında, dönüştüğünde kırmızı devler sentezleyebilir ağır elementler . İçlerinde birkaç serbest nötronun oluşması sonucu termonükleer reaksiyonlar meydana gelir. Nötron bu anlamda çok iyi bir parçacıktır, yükü olmadığı için atom çekirdeğine kolaylıkla nüfuz edebilir. Ve çekirdeğe nüfuz eden nötron daha sonra dönüşebilir proton . Ve buna göre eleman bir sonraki hücreye atlayacak periyodik tablo . Bu süreç oldukça yavaştır. denir s-süreci , yavaş kelimesinden. Ancak oldukça etkilidir ve birçok kimyasal elementler kırmızı devlerde bu şekilde sentezlenir. Ve Süpernovalarda şöyle oluyor r-süreci yani hızlı. Bu arada aslında her şey çok kısa sürede oluyor.
Son zamanlarda r-süreci için, konuyla ilgisi olmayan başka bir iyi yerin olduğu ortaya çıktı. süpernova patlaması . Çok ilginç bir olay daha var: iki nötron yıldızının birleşmesi. Yıldızlar çiftler halinde doğmayı severler ve büyük yıldızlar çoğunlukla çiftler halinde doğarlar. 80-90% Büyük yıldızlar ikili sistemlerde doğarlar. Evrim sonucunda çiftler yok olabilir ama bazıları sona ulaşır. Ve eğer sistemimizde olsaydı 2 Çok büyük yıldızlar varsa, iki nötron yıldızından oluşan bir sistem elde edebiliriz. Bundan sonra yerçekimi dalgalarının yayılması nedeniyle birbirlerine yaklaşacaklar ve sonunda birleşecekler.
boyutunda bir nesne aldığınızı hayal edin 20 kilometre kütlesi bir buçuk güneş kütlesi kadar ve neredeyse ışık hızı , başka bir benzer nesnenin üzerine bırakın. Basit bir formüle göre bile kinetik enerji eşittir (mv 2)/2 . eğer olarak M sen değiştir şunu söyleyelim 2 Güneş'in kütlesi, v üçüncüyü koy ışık hızı , sayabilir ve kesinlikle alabilirsiniz fantastik enerji . Görünüşe göre kurulumda yerçekimsel dalgalar şeklinde de salınacak. LİGO Zaten bu tür olayları görüyorlar ama biz henüz bilmiyoruz. Ancak aynı zamanda gerçek nesneler çarpıştığı için aslında bir patlama meydana gelir. Çok fazla enerji açığa çıkıyor gama aralığı , V röntgen menzil. Genel olarak, tüm aralıklarda ve bu enerjinin bir kısmı kimyasal elementlerin sentezi .

Altın kimyasal elementinin kökeni

Altın kimyasal elementinin kökeni
Ve modern hesaplamalar, sonunda gözlemlerle doğrulanıyor, örneğin şunu gösteriyor: altın tam olarak bu tür reaksiyonlarda doğar. İki nötron yıldızının birleşmesi gibi egzotik bir süreç gerçekten egzotiktir. Bizimki kadar büyük bir sistemde bile Gökada , her seferinde yaklaşık bir kez olur 20-30 bin yıl. Oldukça nadir gibi görünse de bir şeyleri sentezlemek için yeterlidir. Peki ya da tam tersi, bunun çok nadir olduğunu söyleyebiliriz ve bu nedenle altın çok nadir ve pahalı. Ve genel olarak birçok kişinin olduğu açıktır. kimyasal elementler Bizim için genellikle daha önemli olmalarına rağmen oldukça nadir oldukları ortaya çıktı. Akıllı telefonlarınızda her türlü nadir toprak metali kullanılıyor ve modern insanlar akıllı telefon olmadan yaşamaktansa altınsız yaşamayı tercih ediyor. Tüm bu elementler yeterli değildir çünkü bunlar nadir görülen bazı astrofiziksel süreçler sonucunda doğmuştur. Ve çoğunlukla, tüm bu süreçler, öyle ya da böyle, yıldızlarla, onların az çok sessiz evrimleriyle, ancak daha sonraki aşamalarla, büyük yıldızların patlamalarıyla, patlamalarla ilişkilidir. beyaz cüceler veya koşullar nötron yıldızları .

Evrenin evrimi - doğumdan... geleceğe.

“Medlerin tarihi karanlık ve anlaşılmazdır. Ancak bilim insanları bu dönemi üç döneme ayırıyor:
hakkında kesinlikle hiçbir şeyin bilinmediği ilki. İlkini takip eden ikincisi.
Ve son olarak, ilk ikisi kadar çok şeyin bilindiği üçüncü dönem.”
A.Averçenko. "Dünya Tarihi"

Evrenin Evrimi - ana aşamalar.
(Önemli: bilim adamları hala Evrenin nasıl ortaya çıktığını bilmiyorlar, dolayısıyla bundan sonra Evrenin evrimi veya gelişimi süreci anlatılacaktır).

  1. 0'dan 10-35 saniyeye kadar olan zaman diliminde, Evren'in anında muazzam boyutlara şiştiğini ve ardından geri büzüldüğüne göre şişen (şişen) bir Evren teorisi dikkate alınır. Mecazi anlamda konuşursak, Evrenin doğuşu bir boşlukta gerçekleşti. Daha doğrusu Evren, boşluk benzeri bir durumdan doğmuştur; Kuantum mekaniği yasaları, boş uzayın (vakum) aslında sürekli yaratılan, bir süre yaşayan, tekrar buluşup yok olan parçacıklar (madde) ve antiparçacıklar (antimadde) ile dolu olduğunu öne sürüyor.
    Enflasyon bizi rahatsız ediyor; başlamadan önce Evrende olan her şeyi tamamen sildi! Ancak enflasyonu gerçekleştirmek için enerjiye ihtiyaç vardı (Evreni "şişirmek" için!), nereden geldi? Bugün bilim insanları, şişme sırasında katlanarak genişleyen uzayın, içinde inanılmaz miktarda potansiyel enerji saklıyken "çalıştığını" öne sürüyor. Şişme döneminde Evrenin "sıfır" boyutlardan bazılarına (muhtemelen çok, çok büyük) kadar genişlediği, ancak yaklaşık t = 10 -35 s - 10 -34 s sonra Evrenin yeni bir gelişme döneminin başladığı düşünülebilir - bu Standart Model veya Büyük Patlama modeli olarak adlandırılan model çalışmaya başlıyor.
  2. 10 -34 s - Enflasyon biter, küçük bir alanda (gelecekteki Evrenimiz!) madde ve radyasyon kalır. Şu anda, Evrenin sıcaklığı en az 10 15 K'dır, ancak 10 29 K'dan fazla değildir (karşılaştırma için, en yüksek sıcaklık, T = 10 11 K, şu anda bir Süpernova patlaması sırasında mümkündür). Evren, tüm maddesi ve enerjisi, bir protonun (!) büyüklüğüyle karşılaştırılabilecek bir hacimde yoğunlaşmıştır. Belki de şu anda tek bir etkileşim türü işliyor ve yeni temel parçacıklar ortaya çıkıyor - skaler X-bosonları.
    Şişme döneminden sonra genişleme devam eder, ancak çok daha yavaş bir hızda: Evren sabit kalmaz, enerji daha büyük bir hacme dağıtılır, dolayısıyla Evrenin sıcaklığı düşer, Evren soğur.
  3. 10 -33 s - kuarkların ve leptonların parçacıklara ve antiparçacıklara ayrılması. Parçacıkların ve antipartiküllerin sayısı arasındaki simetrisizlik (antik.<частиц ~10 -10). Таким образом, вещество во Вселенной преобладает над антивеществом.
  4. 10 -10 s - T=10 15 K. Güçlü ve zayıf etkileşimlerin ayrılması.
  5. 1 saniye. T=10 10 K. Evren soğudu. Geriye kalan tek şey fotonlar (ışık kuantumu), nötrinolar ve antinötrinolar, elektronlar ve pozitronlar ve küçük bir nükleon karışımıydı.

Temel parçacıkların doğuş ve yok oluş süreçleri.

Evrenin evrimi sırasında, maddenin karşılıklı olarak radyasyona dönüşmesi ve bunun tersi süreçlerin meydana geldiğini unutmayın. Bu tezi, temel parçaların doğuş ve yok olma süreçleri örneğini kullanarak açıklayalım. Gama kuantumunun çarpışması sırasında elektron-pozitron çiftlerinin yaratılması ve elektron-pozitron çiftlerinin fotonlara dönüşerek yok edilmesi süreçleri: g + g -> e + + e -
e + + e - -> g + g
Bir elektron-pozitron çifti oluşturmak için yaklaşık 1 MeV enerji harcamak gerekir; bu, bu tür süreçlerin on milyar derecenin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelebileceği anlamına gelir (Güneş'in sıcaklığının yaklaşık 10 8 K olduğunu hatırlayın).

Yıldızlar, Galaksiler ve Evrenin diğer yapıları.

Evren nasıl daha da gelişti? Evrenin “parçalanması” (“orijinal denge” durumuna dönüş) veya Evrenin yapısının karmaşıklaşması mı?
Peki Evrenin daha da gelişmesi hangi yolu izledi? Evrenin bir çatallanma noktasından geçtiğinden söz edebiliriz: Ya Evrenin “parçalanması” (ve “kuark çorbası” türünden “başlangıç ​​denge” durumuna geri dönüş) ya da Evrenin yapısının daha da karmaşıklaşması mümkündü. Evren hakkındaki mevcut anlayışımız, tamamen dengesiz durumdaki daha karmaşık ve çok ölçekli yapılara geçişe işaret ediyor. Böyle enerji tüketen bir sistemde kendi kendini organize etme süreçleri mümkündür.
Evrende bir sıçrama oldu ve farklı ölçeklerde yapılar ortaya çıktı. Yıldızlardan ve gezegenlerden Galaksiler üstkümesine kadar farklı alt sistemlere sahip yeni bir duruma ani bir geçiş. Evrenin homojen ve izotropik modeli, yalnızca 300-500 milyon ışıkyılı aşan yeterince büyük ölçeklerde geçerli olan bir ilk yaklaşımdır. Daha küçük ölçeklerde madde çok heterojen bir şekilde dağılır: yıldızlar galaksiler halinde, galaksiler ise kümeler halinde toplanır.

Evrenin hücresel yapısı.

Bu hücrelerin büyüklüğü yaklaşık 100-200 milyon ışıkyılıdır. Hücre duvarlarında bulunan sıkıştırılmış bulutlar daha sonra galaksilerin oluştuğu yerdir.

Yıldız oluşumu.

Evren bir gaz bulutuydu. Yer çekiminin etkisi altında bulutun bazı kısımları sıkıştırılır ve aynı anda ısıtılır. Sıkıştırma merkezinde yüksek bir sıcaklığa ulaşıldığında, hidrojenin katılımıyla termonükleer reaksiyonlar meydana gelmeye başlar - bir yıldız doğar. Hidrojen helyuma dönüşür ve Güneşimiz gibi sarı cücelerde başka hiçbir şey olmaz. Büyük yıldızlarda (kırmızı devler) hidrojen hızla yanar, yıldız büzülür ve birkaç yüz milyon dereceye kadar ısınır. Karmaşık termonükleer reaksiyonlar - örneğin, üç helyum çekirdeği birleşerek uyarılmış bir karbon çekirdeği oluşturur. Daha sonra karbon ve helyum oksijeni oluşturur ve bu şekilde demir atomları oluşana kadar devam eder.
Yıldızın diğer kaderi, demir çekirdeğinin 10-20 km büyüklüğe kadar büzülmesi (çökmesi) ve başlangıç ​​​​kütlesine bağlı olarak yıldızın bir nötron yıldızına veya kara deliğe dönüşmesiyle belirlenir. Yıldızın çekirdeği ısındıkça hidrojenden oluşan dış kabuğu genişler ve soğur. Yerçekimi kuvvetleri çekirdeği o kadar sıkıştırabilir ki patlayabilir, yıldızın dış bölgeleri hızla ısınır ve bir Süpernova patlaması görürüz. Aynı zamanda sentezlenen çok büyük miktardaki kimyasal elementler yaklaşık 10 bin km/s hızla uzaya fırlatılıyor ve artık Evren'de gaz ve toz bulutları oluşuyor.
Daha ağır elementler, yüklü parçacıkların ve nötronların reaksiyonlarına katılmayı gerektirir ve en ağır elementler, bir yıldız patladığında, yani bir süpernova patlamasında oluşur. Evrende sonraki nesillerin yıldızlarının oluşumunun mümkün olduğu gaz ve toz bulutları vardır.

Video - yıldız oluşumu.

Astronomik aletler


Optik teleskop

Porto Riko'daki Arecibo radyo teleskopu dünyanın en büyüklerinden biridir. Deniz seviyesinden 497 metre yükseklikte bulunan radyo teleskop, 1960'lı yıllardan bu yana etrafımızdaki güneş sistemindeki nesneleri gözlemliyor.



Galaksiler

Galaksiler, yerçekimsel etkileşimlerle bir arada tutulan sabit yıldız sistemleridir. Galaksimizde (Samanyolu) yaklaşık 10 11 yıldız bulunmaktadır. Galaksiler de yıldızlar gibi gruplar ve kümeler oluşturur. Görünür maddenin ortalama yoğunluğunun aynı olduğu ortaya çıkıyor: (3x10 -31 g/cm3).


Galaksimiz Samanyolu'dur. Türkiye'deki Uludağ Milli Parkı'ndan görünüm.
Samanyolu'nun bir şeridi, aşağıda uzanan gece köylerinin ve şehirlerinin bulanık yapay ışıklarının üzerinde gökyüzüne doğru uzanıyor
(galaksilerin tüm fotoğrafları http://www.astronews.ru/ sitesinden alınmıştır).

Sarmal gökada NGC 3370, Güneş'ten 100 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunur ve gökyüzünde Aslan takımyıldızı yönünde görülebilir. Boyut ve yapı olarak Samanyolu'na benzer. Karşımızdaki büyük ve güzel sarmal galaksinin bu muhteşem görüntüsü Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekildi.

Büyük Macellan Bulutu, galaksimizden yaklaşık 50 kiloparsek uzaklıkta bulunan bir cüce galaksidir.
Bu mesafe Galaksimizin çapının iki katıdır.

160 milyon ışıkyılı uzaklıkta, etkileşim halindeki NGC 6769, 6770 ve 6771 gökadaları, gökyüzünde yalnızca 2 yay dakikası kadar bir alanı kaplıyor.

Evrenin Nesneleri

Nötron yıldızları

Nötron yıldızları (çoğunlukla nötronlardan oluşur), büyük bir manyetik alana (10 13 gauss) sahip, yaklaşık 10 km boyutunda çok kompakt uzay nesneleridir. Nötron yıldızları, pulsarlar (titreşimli radyo ve X-ışını radyasyonu kaynakları) ve patlamalar (parlak X-ışını radyasyonu kaynakları) şeklinde keşfedilir.

Kara delik

Kara delikte küçük bir hacim içinde büyük bir madde kütlesi bulunur (örneğin Güneş'in kara delik olabilmesi için çapının 6 km'ye düşmesi gerekir). Modern fikirlere göre, evrimlerini tamamlayan devasa yıldızlar bir kara deliğe dönüşebilir.
Bilim adamları, kara deliklerin yanı sıra, uzayın oldukça kavisli bölgeleri olan "solucan deliklerinin" var olma olasılığını da tartışıyorlar, ancak kara deliğin aksine, alanı oradan kaçmayı imkansız kılacak kadar güçlü değil. Bu tür "delikler" uzayın uzak bölgelerini birbirine bağlayabilir ve uzayımızın dışına, bir tür süper uzaya yerleştirilebilir. Bu “deliklerin” bizi diğer evrenlere bağlayabileceği yönünde öneriler var. Doğru, tüm uzmanlar bu tür nesnelerin gerçekten var olduğuna inanmıyor, ancak fiziksel yasalar onların varlığını yasaklamıyor.

Kuasarlar- Yarı yıldızlar galaksilerin çekirdeğidir ve süper kütleli kara deliklerdir.

Evrenin geleceği.

Fizikçilerin iyi bir geleneği var.
her 13,7 milyar yılda bir
birlikte bir "Büyük Hadron Çarpıştırıcısı" inşa edin.

Galaksilerin genişlemesi her zaman devam edecek mi, yoksa genişlemenin yerini sıkışma mı alacak? Bunu yapmak için, yerçekimi kuvvetlerinin genişlemeyi durdurmaya yeterli olup olmadığını hesaplamak gerekir (genişleme ataletle ilerler, yalnızca yerçekimi kuvvetleri etki eder). Hesaplanan kritik yoğunluk değeri
r cr =10 -28 g/cm3 ve deneysel değer r =3x10 -29 g/cm3, yani kritik değerden daha azdır.

Ama... Evrenin yoğunluğunu (kütlesini) tam olarak bilmediğimiz için her şeyin o kadar basit olmadığı ortaya çıktı.

Evrenin kütlesi ve dolayısıyla yoğunluğu nasıl belirlenir?

Evrenin karanlık sırları.

"Karanlık madde bilim adamları, geniş uzay nesneleri üzerinde gözle görülür bir çekimsel etkiye sahip olan bir maddeyi adlandırıyorlar. Aynı zamanda bu maddeden herhangi bir radyasyon kaydedilmediğinden “karanlık” terimi de buradan gelmektedir.
Sıradan maddeden yaklaşık altı kat daha fazla karanlık madde bulunmalıdır. Bu nedenle bilim insanları, galaksilerin ve galaksi kümelerinin, sıradan maddeyle çok zayıf etkileşime giren parçacıklardan oluşan dev karanlık madde haleleriyle çevrelendiğine inanıyor.
Karanlık maddenin özel varsayımsal zayıf etkileşimli büyük parçacıklardan (WIMP'ler) oluştuğuna inanılmaktadır. WIMP'ler tamamen görünmezdir çünkü günlük hayatımızın merkezinde yer alan elektromanyetik etkileşimlere karşı duyarsızdırlar.
Karanlık enerji. Evren her zaman sürprizler getirir: Karanlık maddenin yanı sıra karanlık enerjinin de olduğu ortaya çıktı. Ve bu yeni, gizemli karanlık enerji, beklenmedik bir şekilde Evrenin gelecekteki gelişimiyle bağlantılıdır.

Bugün bilim adamları kozmolojide yeni bir devrimden bahsediyorlar.

1998 yılında gökbilimciler, 5 milyar ışık yılından daha uzak mesafelerde bulunan çok uzak Tip Ia süpernovalarının (yaklaşık olarak aynı parlaklığa sahip, Güneş'in parlaklığının 4 milyar katı) davranışlarını gözlemlerken beklenmedik bir sonuç aldılar. İncelenen uzay nesnesinin, sanki bir şey onu bizden uzaklaştırıyormuş gibi bizden gittikçe daha hızlı uzaklaştığı ortaya çıktı, ancak yerçekiminin süpernovanın hareketini yavaşlatması gerekirdi.
Bugün Dünyamızın genişleme hızının azalmadığını, aksine arttığını tespit etmiş sayabiliriz.
Bu etkiyi açıklamak için bilim adamları, belirli bir kozmik boşluk alanının varlığıyla ilişkili olan anti-yerçekimi kavramını ortaya attılar. Vakum enerjisine genel olarak karanlık enerji denir ve ışığı yaymaz, yansıtmaz veya absorbe etmez; görülemez; aslında her şeyin karanlıkta saklı olması anlamında "karanlık enerji"dir. Karanlık enerji yalnızca anti-yerçekimi yaratarak kendini gösterir ve dünyanın toplam enerjisinin yaklaşık %70'ini oluşturur (!!!).

Peki Evren neyden yapılmıştır? Antik çağda (Aristoteles) dünyadaki her şeyin ateş, su, hava ve toprak olmak üzere dört elementten oluştuğuna inanılıyordu. Bugün bilim adamları dört enerji türünden bahsediyor:
1. Evrenin toplam enerjisinin yaklaşık %70'ini oluşturan kozmik boşluğun enerjisi.
2. Evrenin toplam enerjisinin yaklaşık %25'inin ilişkili olduğu karanlık madde.
3. "Sıradan" maddeyle ilişkili enerji, Evrenin toplam enerjisinin %4'ünü sağlar. (Sıradan madde protonlar, nötronlar ve elektronlardır; bu maddeye genellikle baryonik denir (her ne kadar elektronlar baryonlar, yani ağır parçacıklar olarak sınıflandırılmasa da). Evrendeki baryonların sayısı sabittir: metreküp uzay başına bir parçacık.
4. Katkısı çok küçük olan çeşitli radyasyon türlerinin enerjisi -% 0,01. Radyasyon fotonlar ve nötrinolardır (ve muhtemelen gravitonlardır); Kozmolojik genişleme sırasında radyasyon çok düşük sıcaklıklara kadar soğudu; yaklaşık 3 K (foton) ve 2 K (nötrino). Foton ve nötrinoların toplam sayısı sabittir ve uzayın her santimetreküpünde yaklaşık bin adettir. Radyasyon, Evrenin tüm hacmini neredeyse mükemmel bir şekilde eşit şekilde doldurur.

Modern gözlem verileri, Büyük Patlama'dan sonraki ilk 7 milyar yıl boyunca, çekimli maddenin (hem "sıradan" hem de karanlık) karanlık enerjiye üstün geldiğini ve Evren'in daha yavaş bir hızda genişlediğini göstermektedir. Ancak Evren genişledikçe baryonik ve karanlık maddenin yoğunluğu azaldı, ancak karanlık enerjinin yoğunluğu değişmedi, dolayısıyla sonunda anti yerçekimi kazandı ve bugün dünyayı yönetiyor.

Çözüm- Evren sonsuza kadar genişleyecek

Doğal bir soru ortaya çıkıyor: Bu ne kadar sürecek? Bugün bu soruya net bir cevap vermek imkansız görünüyor. Karanlık enerji başka bir şeye dönüşmediği sürece evrenin genişlemesi sonsuza kadar devam edecektir. Aksi takdirde genişleme sıkıştırmaya dönüşebilir. O zaman her şey Evrendeki madde yoğunluğunun kritik değerden yüksek mi yoksa düşük mü olduğuna göre belirlenecek. Ancak bugün Evrenin evrimine yönelik başka yaklaşımlar da değerlendiriliyor.
Nispeten yakın bir zamanda fizikçiler, ebediyen titreşen bir Evrenin yeni ve çok egzotik bir modelini önerdiler.
Şimdi şu soruya dönelim: "Evren nasıl oluştu?"

Böylece bilim adamları, Evrenin gelişiminin 10 36 g/cm3 yoğunluğu ve 10 28 K sıcaklığı olan “birincil madde” ile başladığına dair teoriler ortaya attılar. Bu ilk kümedeki “parçacıklar” çok büyük bir kinetik enerjiye sahiptir ve Evrenin sıcaklığı ve yoğunluğu sürekli azalırken madde genişlemeye başlar. Sıcak başlangıç ​​kümesindeki "parçacıklar" muazzam bir kinetik enerjiye sahiptir ve Evren'in sıcaklığı ve yoğunluğu sürekli düşerken madde genişlemeye başlar. Doğumdan bir saniyenin küçük bir kısmı kadar Evren, temel parçacıklardan - kuarklar ve leptonlardan (kuark çorbası) oluşan sıcak bir çorba gibidir. Evren genişledi ve bu nedenle soğudu; kendi kendine örgütlenme sayesinde içinde yeni yapısal oluşumlar ortaya çıktı: nötronlar ve protonlar, atom çekirdekleri, atomlar, yıldızlar, galaksiler, galaksi kümeleri ve son olarak üstkümeler. Evrenin gözlemlediğimiz kısmında her biri yaklaşık 100 milyar yıldız içeren 100 milyar galaksi bulunmaktadır. Galaktik yaşam, galaksilerin yıldızlarını bir arada tutmak için yerçekimini kullanan gizemli karanlık madde tarafından yönetilmektedir. Ve Evren bir bütün olarak, Evreni gittikçe daha hızlı "iten" ve onun kaçınılmaz ölümüne yol açacak (!?) daha da gizemli bir karanlık enerji tarafından "yönlendiriliyor".

Evrenin kökeninin “hiçlikten” oluşma ihtimali. Evren bir bütün olarak elektriksel olarak nötrdür, dolayısıyla sıfır yükten doğmuş olabilir. Basit bir benzetme: "Hiçlik"in enerjisi sıfırdır ama kapalı bir Evrenin enerjisi de sıfırdır, dolayısıyla Evren "hiçlik"ten doğmuştur.

Başka bir ilginç konuyu okuduğunuz için teşekkür ederiz. Artık bu adımları bilginin doruklarına çıkarmanın mümkün olduğu ortaya çıktı.

Kozmoloji bir bütün olarak Evrenin bilimidir ve dolayısıyla özel kozmoloji biliminin konusu tüm Evrendir. Kozmoloji, Evrenin tarihindeki en genel gelişim kalıplarını, en genel dönemleri inceler. Evrenimizin toplam yaşının ~15-20 milyar yıl olduğu tahmin edilmektedir. "Erken Evren" terimi nispeten yakın zamanda doğmuştur ve her yeni doğan terimi gibi belirsizdir. Çeşitli uzmanlar bu terimi Evrenimizin gelişiminin farklı dönemlerine atıfta bulunmak için kullanır. Dolayısıyla, 15-20 yıl önce bile kozmologların erken dönem Evren'den bahsederken akıllarında, tarihinin başlangıcından itibaren ~300 bin yıl ile 1 milyar yıl arasındaki bir döneme karşılık gelen bir dönem vardı.

Şimdi, Evrenin erken dönemlerinden bahsettiğimizde, genellikle tarihin başlangıcından itibaren ~10 - 43 saniye ile 3 dakika arasındaki bir döneme karşılık gelen bir dönemi kastediyoruz. Bu Evren tarihinin en ilginç kısmıdır. Evrenin evriminin bu döneminde, şimdi kendilerini Hubble genişlemesi, Evrenin büyük ölçekli yapısı ve hatta bizim tarafımızda işleyen fiziksel yasalar biçiminde gösteren birçok özelliği oluştu. evrenin. Bu makale Evrenimizin gelişimindeki ana aşamaların kısa bir açıklamasına ayrılmıştır.

Evrenin evrimi sırasındaki dönemler, Büyük Patlama anına göre bu dönemin zamanının belirtilmesiyle karakterize edilebilir, ancak bunları karşılık gelen kırmızıya kayma değeriyle karakterize etmek daha uygundur. z- astronomide uzak galaksilerin spektrumlarındaki çizgilerin kaymasına bu şekilde denir (bir nesne gözlemciden uzaklaştıkça, spektral çizgileri laboratuvar referans çerçevesine göre spektrumun kırmızı kanadına kaydırılır). Kırmızıya kaymanın fiziksel anlamını anlamak için, bir radyasyon darbesinin (fotonun), her biri genişleyen Evrendeki maddenin durumunun belirli bir aşamasına karşılık gelen ardışık bir dizi gözlemcinin yanından geçtiğini varsayalım. Fotonun hızı sabittir ancak Doppler etkisi nedeniyle her gözlemci için foton emisyonunun frekansı zamanla azalır. Eğer λ n ve λ ve sırasıyla gözlem sahasında ve emisyon sahasında yayılan dalganın uzunlukları ise, o zaman çok uzak olmayan (kozmolojik anlamda) bir galaksinin spektral çizgilerinin yer değiştirmesi 1+ eşitliği ile belirlenir. z=λn /λi. Kırmızıya kayma kavramının tarihsel tanımı budur. Evrenin geometrik özellikleri aracılığıyla kırmızıya kaymanın doğru tespiti 1+ z =A N/ A ve nerede A n ve A ve sırasıyla gözlem anında ve radyasyon anında ölçek faktörünün değerleridir (aşağıya bakınız). Burada ele alınan dönemlerin kırmızıya kayma değeri ~10 32 ile ~10 8 arasında değişmektedir. Erken Evrenin ana dönemleri tabloda verilmiştir. 1.

Masa. Erken Evrenin evriminin ana dönemleri
Dönemin adı ve
buna karşılık gelen
fiziksel süreçler
Büyük Patlama'dan bu yana geçen süre,
saniye
Sıcaklık, K
Bir klasiğin doğuşu
boş zaman
10 - 43 10 32
Enflasyon aşaması
~10 - 42 -10 - 36
Büyük ölçüde değişir
geniş sınırlar dahilinde
Maddenin doğuşu 10 - 36 ~10 29
Baryon fazlalığının doğuşu 10 - 35 ~10 29
Elektrozayıf faz geçişi 10 - 10 ~10 16 -10 17
Kuarkların hapsedilmesi 10 - 4 ~10 12 -10 13
Birincil nükleosentez 1-200 ~10 9 -10 10

2. Evrenin Doğuşu

Evrenin doğuş anı, klasik uzay-zamanın doğuş dönemidir. Büyük Patlama teorisi, yani Evrenin bir tekillikten (bazen uzay-zaman köpüğünden de söylenir) doğuşu şu anda genel olarak kabul ediliyor. Evrenin doğduğu anda yoğunluk ρ ve sıcaklık T Planck değerlerine ulaşan maddeler: ρ pl ≈10 93 g/cm3, T pl =1,3·10 32 K. Büyük Alman fizikçi Max Planck, geçen yüzyılın sonunda, şimdi Planck sabiti ħ olarak adlandırılan yeni bir sabiti tanıttı. Kuantum teorisindeki temel sabittir. Planck, eylem kuantumu kavramının ilk kez tanıtıldığı ünlü çalışmasından kısa bir süre sonra, fiziğe, artık doğal birimler sistemi olarak adlandırılan yeni bir birimler sisteminin getirilmesini haklı çıkardı. Üç temel fiziksel sabiti kullanma: ışık hızı C, sabit yerçekimi G ve Planck sabiti ħ - fiziğin temel boyutsal niceliklerini oluşturdu: uzunluk birimi ben pl =[ħ G/C 3 ] 1/2 , zaman T pl =[ħ G/C 5 ] 1/2 ve kütle M pl =[ħ C/G] 1/2 . Bu birimlerden iki yeni ölçüm birimi oluşturmak uygundur - ρ pl ='yi tanımlayan Planck yoğunluğu M lütfen/ ben pl 3 ve sıcaklık kT lütfen = M lütfen C 2 (k- Bir cismin sıcaklığını onu oluşturan parçacıkların kinetik enerjisiyle ilişkilendiren Boltzmann sabiti). Planck uzunluğunun tanımının şu şekilde olduğu belirtilmelidir: ben pl =[ħ G/C 3 ] 1/2, Compton dalga boyu gibi bir birimin eşdeğer tanımına karşılık gelir ben pl =ħ/( M lütfen C) kütleli bir parçacık için M pl. Modern fizikteki birim sistemleri ve doğru seçilmiş bir birim sisteminin metodolojik önemi üzerine ayrıntılı bir tartışma, L.B.'nin makalesinde yer almaktadır. Okun "Doğanın Temel Sabitleri" bu ciltte Büyük Patlama'dan bu yana Evren sürekli genişliyor, maddenin sıcaklığı düşüyor ve hacmi artıyor. Evrenin doğuşunu anlatırken, bir bütün olarak Evrenin kuantum evrimine ilişkin en genel fikirler kullanılır. Bunlardan biri kapalı Evrenin toplam kütlesinin sıfır olduğunu belirtiyor. Bu, tüm Evrenin enerji harcamadan, yani yoktan doğabileceği anlamına gelir. $H^(-1)$ eğrilik yarıçapına sahip bir Evrenin doğma olasılığı şu şekilde tanımlanır:

K∝ deneyim[-(18/16)π 2 M lütfen 2/ H 2 ].

İşte Planck kütlesi M pl ≈10 - 5 g, üssün önündeki faktörler dikkate alınmaz. Böylece eğrilik yarıçapı büyük bir dünyanın doğma olasılığı, H - 1 ≫M pl - 1, küçük (ölçü birimleri, boyutlar H Ve M pl aynıydı), Planck mertebesinde bir eğrilik yarıçapına sahip bir dünyanın doğuşu büyük olasılıkla ( H - 1 ~M pl - 1).Evrenin genişleme süreci genellikle bir ölçek faktörü kullanılarak tanımlanır. A(T), zaman içinde kozmolojik nesneler arasındaki mesafelerdeki değişimi karakterize eder.

İncirde. Şekil 1 ölçek faktörünün bağımlılığını şematik olarak göstermektedir A zamandan T. Ordinat ekseninin solunda ( T 3. Genişleyen Evren Evrenin "hiçlikten" doğmasından sonra ölçek faktörünün evrimini tanımlamak için genel göreliliğin kuantum dışı denklemleri (GR) kullanılabilir. Genel görelilik denklemleri, eğer enerji yoğunluğu α biliniyorsa, Evrenin genişleme yasasını benzersiz bir şekilde tahmin eder C 2 ve basınç P maddeler (homojen ve izotropik bir modelde). Enerji yoğunluğu genellikle Ω=ρ/ρ cr parametresi kullanılarak ve basınç ise durum denklemi aracılığıyla ifade edilir. P(ρ). Burada ρ cr Hubble parametresi ile ifade edilen Evrenin kritik yoğunluğudur. H: ρ cr =3 H 2 /(8π G).Genel görelilikte ana işlev, iki olay arasındaki metrik veya uzay-zaman aralığıdır. Kozmolojide ana işlev ölçek faktörüdür A(T), aynı zamanda uzay-zaman ölçüsünü de tanımlayan ve uzunluk boyutuna sahip olandır. İşlev A(T) Friedmann denklemlerinin ve Evrendeki maddenin durum denkleminin ortak çözümünden belirlenir (yani, maddenin basıncının yoğunluğa bağımlılığı). Friedmann denklemlerinin fiziksel anlamı aşağıdaki örnekte açıktır. Homojen ve izotropik genişleyen bir Evrende yarıçaplı bir daireyi zihinsel olarak tanımlarsak A belirli bir nokta civarında ise, ilk Friedman denklemi bu temel kürenin genişlemesi sırasında enerjinin korunumu denklemidir. Böyle bir kürenin spesifik kinetik enerjisi

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

Ve özgül potansiyel enerji -4π Gρ A 2/3. Bu enerjilerin toplamı sabit bir değerdir. Friedmann'ın ikinci denklemi göreceli durumda Newton'un denklemidir: D 2 A/dt 2 =G, Nerede G- yer çekimi. Bu temel kürenin kütlesi hesaplanırken, genel göreliliğin özel bir özelliği olan basıncın kütleye katkısı dikkate alınır:

M=4/3π A 3 [ρ+3 P/C 2 ].

Evrenin genişleme yasası aynı zamanda maddenin hal denklemine de bağlıdır. Kozmolojide üç temel hal denklemi vardır. Bu toz benzeri durum denklemidir ( P=0), radyasyonun hakim olduğu durum denklemi ( PC 2/3) ve sahte vakumun durum denklemi ( P=-ρ C 2) veya enflasyonist. Toz benzeri bir durum denklemiyle tanımlanan modern Evren için ölçek faktörünün zamana bağımlılığı şu şekildedir: A(T)∝T 2/3. Erken Evren'de ölçek faktörü farklı davranışlar sergiliyor. Klasik uzay-zamanın doğuşundan 10 – 42 saniye sonra Evrende şişme aşaması başlıyor. Son derece güçlü negatif basınç ile karakterizedir P=-ρ C 2 (sahte boşluk durumu), sıradan yerçekimi fiziğinin yasalarının değiştiği. Bu durumdaki madde bir çekim kaynağı değil, bir itme kaynağıdır. Negatif basıncın basit bir fiziksel anlamı vardır - bunlar gerilim kuvvetleridir. Sıradan pozitif basınç bir maddenin sıkışmasını engelliyorsa, negatif basınç da maddenin genleşmesini engeller. Ancak laboratuvar koşullarında böyle bir durum denklemi oluşmaz: böyle bir denklemle, yönden bağımsız olarak hareket eden (Pascal basıncı) çok büyük (göreceli) bir negatif basınç gelişir. Sıradan bir katıdaki (örneğin kauçuk) gerilimler pascal değildir ve yalnızca bir yönde meydana gelir. Durum denklemi durumunda P=-ρ CŞekil 2'de yoğunluk zamana ve ölçek faktörüne bağlı değildir, yani Evrenin genişlemesi sırasındaki şişme aşamasında ortamın yoğunluğu değişmez, ρ=sabit. Sıradan fizikte, yalnızca vakum genişlerken değişmeyen bir yoğunluğa sahiptir, bu nedenle bu duruma bazen yanlış vakumun negatif basıncı seçilen test küresinin kütle denklemine yerleştirildiğinde denir. P=-ρ C 2 negatif bir kütle üretir. Bu, sıradan durum denklemleri altında meydana gelen çekimin ( P=0, PC 2/3), itmeye dönüşür. Ölçek faktörü evrim denklemi şu şekli alır:

D 2 A/dt 2 =8π G/3·ρ A.

ρ=const olduğundan denklemin çözümü iki terimin toplamıdır:

A(T)=A 1 e H (T - ben) + A 2 e- H (T - ben) ,

Nerede H 2 =8π Gρ/3. Ölçek faktörü zaman içinde katlanarak büyür: A(T)∝e Ht ikinci dönemden itibaren A 2 e- H (T - ben) zamanla hızla azalır ve bir süre sonra genel harekete önemli bir katkı sağlamaz Hδ T≈ 10. Bu özellik, şişme aşamasında Evrenin hacminin birçok büyüklük düzeyinde (hatta bazı modellerde büyüklük sıralarında, örneğin 10 1000) artması ve böylece tüm Evrenin nedensel olarak tek bir hale gelmesi gerçeğine yol açar. İlgili bölgedeki kinetik enerji, Evrenin genişlemesi ve potansiyel enerjisinin eşitlenmesidir. Bu aşamada, Hubble yasasına göre daha sonra Evrenin genişlemesine yol açacak fiziksel koşullar ortaya çıkar. İki parçacık birbirinden uzakta olsun. R Enflasyon aşamasının başlangıcında birbirlerinden T=ben. Aralarındaki mesafe ifadeye göre değişir

ben(T)=A(T)/A(ben) ,

Ve hız, mesafenin birinci türevi olarak değişir:

v(T)=[Ha 1 e H (T - ben) + Ha 2 e- H (T - ben) ]/A(benR .

Uzun bir aradan sonra ( Hδ T≫1) paydaki ikinci terim ihmal edilebilir ve iki parçacığın karşılıklı hızına ilişkin denklem şu şekilde görünecektir: v(T)=Merhaba(T), yani mesafenin değişim hızı, mesafenin kendisinin sabit bir katsayı (bu önemlidir!) ile çarpımına eşit olacaktır. Tam olarak aynı yasa, enflasyon sırasında para arzındaki artışı açıklamaktadır. Bu teorinin yazarı Amerikalı kozmolog A. Huss'un Evrenin gelişiminin bu aşamasını şişme aşaması olarak adlandırmasının nedeni budur. Enflasyon aşamasında H=const, bittikten sonra H zamanla değişmeye başlar, ancak genişleme yasası artık değişmez. Şişme döneminde, yerçekimsel itme kuvvetleri parçacıkları hızlandırır ve daha sonra ataletle hareket ederler. Hubble'ın genişleme yasası bu şekilde oluşuyor. Bir bombanın patlamasıyla Evrendeki Büyük Patlama arasındaki farkı net bir şekilde anlamak gerekiyor. Bir bombada parçacıkları dağıtmaktan sorumlu olan kuvvet, patlayıcı içindeki basınç gradyanından kaynaklanır. Durum denklemi olan bir Evrende P=-ρ C 2 madde eşit şekilde dağılmıştır ve basınç gradyanı yoktur. Negatif basıncın büyük büyüklüğü nedeniyle, yerçekimi alanı ρ kaynağının işareti değişir C 2 +3P ve etkili bir anti-yerçekimi, yani maddenin saçılması ortaya çıkar. Böylece, dünyanın genişlemesi, Hubble genişleme yasasının oluşumu, Evrende büyük mesafelerde nedenselliğin kurulması ve ayrıca genişlemenin kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisinin eşitlenmesi için itici güç. Bu alan, erken Evren'de var olduğuna inanılan negatif basıncın neden olduğu etkili anti-yerçekimiydi. Şişme aşamasında başka bir önemli süreç gerçekleşti: skaler alanın vakum kuantum dalgalanmalarından ve kuantumdan küçük yoğunluk bozulmalarının doğuşu. metrik - yerçekimi dalgalarının dalgalanmaları. Hal denklemli madde P=-ρ C 2 küçük bozuculara göre kararsızdır. Böyle bir maddede ses hızının karesi negatif bir miktardır, bu nedenle hayali bir azalma ile üstel olarak tanımlanan küçük bir rahatsızlığın evrimi, üstel olarak büyüyen veya üstel olarak azalan bir miktar olarak ortaya çıkar. Rahatsızlığın katlanarak büyümesi negatif basınç maddesini yok eder ve enflasyonu durdurur. Bununla birlikte, uzayın farklı yerlerinde tohum bozuklukları farklı genliklere sahip olduğundan ve dolayısıyla farklı zamanlarda kritik bir değere ulaştığından, uzayda farklı yerlerdeki enflasyon farklı zamanlarda durur. Ölçek faktörünün üstel bir yasaya göre değiştiği genişleme aşamasından (enflasyon dönemi), ölçek faktörünün güç yasasına göre değiştiği Friedman genişleme aşamasına geçiş aynı anda gerçekleşmez. Bu, formun metriğinde dalgalanmalara neden olur H~Hδ T(R), burada δ T(R) uzaydaki noktaya bağlı gecikmedir ve H- Şişme çağında Hubble parametresi Genellikle yalnızca mikroskobik ölçeklerde görülen vakum kuantum dalgalanmaları, üstel olarak genişleyen bir Evrende uzunluk ve genlik bakımından hızla artar ve kozmolojik açıdan önemli hale gelir. Dolayısıyla, sonraki galaksi kümeleri ve galaksilerin kendileri, Evrenin gelişiminin erken aşamalarındaki kuantum dalgalanmalarının makroskobik tezahürleridir. Metriğin birincil bozulmalarının spektrumu, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun anizotropisinin incelenmesiyle oluşturulabilir. Alternatif bir yerçekimi alanında hareket eden fotonlar frekanslarını ve dolayısıyla sıcaklıklarını değiştirir. Bu nedenle kozmik mikrodalga arka plan ışınımının sıcaklığı gökyüzündeki farklı yönlerde farklıdır. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun sıcaklık dalgalanmalarının açısal spektrumu, yerçekimi alanı bozukluklarının spektrumu ile benzersiz bir şekilde ilişkilidir. Kozmik mikrodalga arka plan ışınımının anizotropisinin gözlemlerinden birincil bozuklukların spektrumunu yeniden oluşturmak mümkündür. Maddenin birincil bozukluklarının spektrumundan ve yerçekimi dalgalarının spektrumundan, şişme aşamasındaki, yani 10 16 GeV enerji bölgesindeki fizik yasalarını yeniden yapılandırmak mümkündür. RELIKT ve COBE (Kozmik Arka Plan Kaşifi) uzay deneyleri ve TENERIFE, SASKATOON ve SAT yer tabanlı deneyleri sonucunda, kozmik mikrodalga arka plan ışınımının anizotropisinin açısal spektrumu 90° ile 90° arasındaki açı aralığında ölçülmüştür. 30'a kadar. İncirde. Şekil 2, skaler bozulmalar (yani yoğunluk dalgalanmaları) ve yerçekimi dalgaları tarafından oluşturulan kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun açısal dalgalanmalarının teorik spektrumunu göstermektedir. Ölçülen değerler, teorik yapıların geçerliliğini doğrulayan hesaplanan değerlere yakındır.

Bu deneylerin çok önemli bir sonucu, 10 ila 16 GeV enerji aralığındaki fiziksel etkileşimler hakkında bazı sonuçlar çıkarabilme yeteneğidir. Şişen Evren teorisinin ilk deneysel doğrulamasını aldığını söyleyebiliriz. Bu ölçümlerden elde edilen sonuçlar aynı zamanda 10 16 GeV enerji bölgesindeki etkileşimlerin davranışına ilişkin ilk deneysel verilerdir. Bu verilerin evrensel insani önemi hakkında birkaç söz burada uygundur. İnsanlığın ilk fiziksel deneysel verileri molekül başına ~1 eV'lik enerji ölçeğine, yani dalların, yakacak odun ve kömürün yanmasına ilişkindir. Ateşte ustalaşmak atalarımızın homo sapiens olmalarını sağladı. ~100 keV'den ~1 MeV'ye kadar olan enerji ölçeğinde önce deneysel fiziksel, ardından teknolojik ustalık, nükleer ve termonükleer çağın başlangıcını müjdeledi. Bu, enerji ölçeğinde "her şeyi" yalnızca bir milyon kez hareket ettirmektir! O halde deneysel bilgi, on milyarlarca milyar kez, 1 MeV'den 10 16 GeV'ye hareket ederken insanlığa ne vaat ediyor?

4. Baryosentez aşaması

Negatif basınçlı bir maddenin durum denklemi kararsızdır: sıradan (pozitif veya sıfıra eşit) basınçla değiştirilmelidir. Bu nedenle Evrenin gelişiminin şişme aşaması oldukça hızlı bir şekilde sona eriyor. Bu aşamanın sonunda sıradan madde doğar. Astronomik gözlemlerden, Evrende neredeyse hiç antimaddenin bulunmadığı sonucu çıkar. Galaksimizdeki yıldızlar, gazlar ve tozlar maddeden oluşmuştur, aksi takdirde büyük miktarda enerjinin açığa çıkmasıyla birlikte madde ve antimaddenin yok olması fark edilirdi. Çarpışan galaksiler, kümelere dahil olan ve galaksiler arası gaz bulutlarıyla yıkanan galaksiler bilinmektedir, ancak yok olma süreçleri hiçbir yerde gözlemlenmemiştir. Parçacık hızlandırıcıları üzerinde yapılan çok sayıda deney, madde ve antimaddenin doğuş süreçlerinin eşit olduğunu göstermektedir. Ancak evrenin ilk aşamalarındaki proton sayısı antiproton sayısına tam olarak eşit olsaydı, plazma ~100 MeV ve altına kadar soğuduğunda protonlar ve antiprotonlar yok olacak, fotonlara dönüşeceklerdi. Evrendeki madde tamamen yok olacak ve yalnızca tek bir madde radyasyon olarak kalacaktır. Ancak varlığımızın gerçeği, kalıntı fotonların sayısıyla karşılaştırıldığında çok küçük olmasına rağmen, Evren'de hala maddenin var olduğunu açıkça kanıtlıyor. Proton sayısı oranı np ve fotonların kalıntısı Nşu anda np/Nγ ≈10 - 8 -10 - 10 . Bu, sıcak aşamada, sıcaklığın çok yüksek olduğu anlamına gelir ( kTm p c 2), birincil plazmada kesin değil, yalnızca yaklaşık olarak eşit sayıda proton vardı np ve antiprotonlar n p ~:

[np-n p ~]/Nγ ∝10 - 9 .

Deney ve teori arasındaki bu tutarsızlık, Evrendeki madde ve antimaddenin asimetrisi sorununu gündeme getiriyor. Daha sıklıkla buna sorun denir; bu, evrende baryonların (protonlar ve nötronlar) mevcut olduğu ve antibaryonların (antiprotonlar ve antinötronlar) neredeyse tamamen bulunmadığı anlamına gelir. Kozmik ışınlarda belli sayıda antiproton tespit edilmiştir ancak bunların payı küçüktür ve kozmolojik kökenli değildirler. Baryonların en meşhurları protonlar ve nötronlardır, aynı zamanda en kararlı parçacıklardır. Proton bozunma süresi 10 32 yılı aşıyor ve nötron bozunma süresi yaklaşık 20 dakikadır. Ayrıca birkaç kısa ömürlü baryon da vardır. Tüm bu parçacıklar için deneyler, tüm etkileşim süreçlerinde toplam baryon sayısının korunduğunu göstermektedir. Örneğin, bir nötron bozunursa, etkileşimin bir sonucu olarak başka bir baryon ortaya çıkar - bir proton: NP+e+ +ν ~; Bir reaksiyonun sonucu olarak ek bir proton doğarsa, bu sürece mutlaka bir tür antibaryonun, örneğin bir antiprotonun doğuşu eşlik eder. P ~ :

π + + PP+P ~ +π + .

Bu deneysel gerçeği açıklamak için, baryon yükünün korunumu kavramı, elektrik yükünün korunumuna benzetilerek tanıtıldı. Baryon yükünün korunumu lehine en çarpıcı kanıt, protonun gözlemlenen kararlılığıdır ve bu fikri çürüten en çarpıcı ve tek deneysel gerçek, modern Evrende maddenin varlığıdır. Çelişki, üç tür temel etkileşimi birleşik bir şekilde tanımlayan Büyük Birleşme modelleri (I.L. Buchbinder'in makalesine bakın) çerçevesinde çözülebilir: güçlü (nükleer), zayıf (nötrinoların katılımıyla) ve elektromanyetik, ~10 ± 15 GeV ve üzeri ultra yüksek enerjilerde baryon yükünün korunmayacağını öngören tahmin. Daha doğrusu bu teoriler, parçacıkların var olduğunu iddia ediyor. X- Ve e-leptokuarklar hem baryon hem de lepton özelliklerine sahiptir. Kuarklarla etkileşirler Q ve leptonlar ben Aşağıdaki şekilde: Q+QXQ ~ +ben~ . İşte semboller Q~ ve ben~ sırasıyla antikuark ve antileptonu belirtir. Bu reaksiyon zincirinde kuarkın baryon yükü korunmadığından baryon yükü korunmaz. B=1/3, antikuarkın baryon yükü buna karşılık -1/3'tür, yani bu tür bir reaksiyonda baryon yükü yok edilir, Δ B=-1.

Protonların yüksek kararlılığını, yani deneylerde gözlemlenen baryon yükünün korunumunu varsayımsal leptokuarkların yardımıyla açıklamak mümkündür. Bu modellerdeki proton bozunması, Şekil 2'de gösterilen şemaya göre gerçekleşir. 3. Temel parçacıklar teorisine göre proton, üç kuarktan oluşan bir sistemdir ( sen, sen, d). Büyük Birleşik modellerden iki kuarkı aktaran bir etkileşimin olduğu sonucu çıkar sen, D süper ağır bir parçacığa X. Ancak parçacık doğum süreci X sanaldır, yani gerçek bir parçacık doğmaz, çünkü kütle X protonun kütlesinden önemli ölçüde daha büyük ve kütleli gerçek bir parçacığın doğuşunda m x enerjinin korunumu kanunu ihlal edilmiş olur. Sonuç olarak sanal X-leptokuark bir leptona (bir pozitron veya bir müon olabilir) ve bir kuarka bozunur sen~ üçüncü kuark ile etkileşimin bir sonucu olarak sen bir proton oluşturan örneğin π 0 - veya k-meson. Proton bozunması sırasında süper kütleli bir parçacığın ara varlığına izin verme ihtiyacı X birim zaman başına bu reaksiyonun olasılığının son derece düşük olmasına yol açar, Γ≈e 4 ( m p/m X) 4 m p yüksek kütle nedeniyle X-leptokuark. Başka bir deyişle, Grand Unified modellerinde bir protonun bozunması sırasında baryon yükü aslında değişebilir, ancak tek bir protonun bozunmasına ilişkin en az bir olayı kaydetmek için en az 10 32 yıl beklemek gerekecektir. Bekleme süresini örneğin bir yıla indirmek de mümkün ancak bu durumda sadece bir protonu değil 100 ton hidrojeni aynı anda izlemeniz gerekecek. Ancak iki proton çarpıştığında bozunma olasılıkları proton kütle merkezi sistemindeki enerjinin karesiyle orantılı olarak artar ve parçacık enerjisi ~10 15 GeV'yi aştığında proton bozunmaları çok yoğun olur. Bu tür enerjiler, Büyük Patlama'dan sonraki ~10 - 42 ila ~10 - 36 saniye arasındaki zaman aralığında erken Evren'deki plazmanın karakteristiğiydi. Baryosentez mekanizmasının sıradan kimyasal reaksiyonlarla pek çok ortak noktası vardır, bu yüzden buna sıcak baryosentez denir ve antimadde üzerinde fazla miktarda madde üretme çağına baryosentez aşaması denir. Baryon fazlalığının oluşması için çeşitli alternatif mekanizmalar vardır. Önemli ölçüde daha düşük sıcaklıklarda (parçacık enerjisi 10 TeV'ye düştüğünde) çalışan bu mekanizmalardan birine soğuk baryogenez denir. Baryon yükünün oluşumuna yönelik diğer mekanizmaların yanı sıra, ilkel kara deliklerin buharlaşmasıyla ilişkili mekanizmadan bahsetmeyi hak ediyor. (daha fazla ayrıntı için bu ciltteki D. A. Kirzhnitsa'nın "Sıcak kara delikler" makalesine bakın). Bu süreç aynı zamanda antimadde üzerinde madde fazlasının oluşmasına da yol açar.

5. Nükleosentez

Evrenin sıcaklığı 10 16 -10 17 K'ye düştüğünde, Evreni dolduran sıcak plazmada elektrozayıf bir faz geçişi meydana gelir. Bu noktaya kadar nötrinoları içeren elektromanyetik ve zayıf etkileşimler tek bir elektrozayıf etkileşimdir. Bir faz geçişi meydana geldikten sonra bozonlar K± ve Z 0 - elektrozayıf etkileşimin taşıyıcıları - büyük hale gelir (dinamik seri üretim mekanizması tetiklenir) ve zayıf etkileşim çok zayıf ve kısa menzilli hale gelir. Bu çağda, bu noktaya kadar birleşik olan zayıf ve elektromanyetik etkileşimler, ana kuantumu foton olan sıradan elektromanyetik etkileşimlere ve ana kuantumu foton olan nötrinoların katılımıyla zayıf etkileşimlere bölünmüştür. K± - ve Z Daha sonra yaklaşık sıcaklıkta 0-bozonlar. T≈10 11 K, kuarkların hapsedilmesi (kaçamaması) meydana gelir. Serbest durumda kuarklar yalnızca çok sıcak ve belirli bir sıcaklığa sahip plazmada var olabilir. T>10 11 K. Erken Evren'de, sıcaklığın bu değerin çok üzerinde olduğu dönemde, proton ve nötronlar yoktu, “kuark çorbası” vardı. Evrenin genişlemesinin bir sonucu olarak sıcaklık düşer, kuarklar birleşmeye başlar, protonlar ve nötronlar oluşur ve bağımsız parçacıklar artık doğada bulunmadığından (proton oluşumu döneminden sonra uçmazlar). ve nötronlar arasında en dikkat çekici olanı nükleosentez çağıdır. Büyük Patlama'dan 1 saniye sonra başlar ve ~100 saniyeye kadar devam eder. Bu dönemde hafif çekirdekler (atom ağırlığına sahip) A>5), daha ağır çekirdekler yıldızlarda daha sonra sentezlenir. Söz konusu dönemlerdeki birincil plazma, radyasyonun egemen olduğu durum denklemine uyar. PC 2/3, birincil plazmanın sıcaklığına ilişkin basit bir yaklaşık denklemin kullanılmasına olanak tanır T(MeV) Evrenin yaşıyla birlikte T(saniyeler içinde): TT- Büyük Patlama'dan 1/2 saniye sonra, birincil plazmanın sıcaklığı 10 10 K'ye düştü, bu da ~1 MeV'lik bir enerjiye karşılık gelir. Zaman dilimi T≈1 ila T≈200 saniye Evrenin yaşamında önemli bir rol oynar. Bu dönemde birincil hafif çekirdekler oluşur: 4 He (%25), döteryum 2 H (%3 10 - 5), 3 He (2 10 - %5), 7 Li (%10 - 9), yani, bize tanıdık gelen madde doğmaya başlar. Nükleosentez çağında hafif elementlerin doğuşunu tanımlayan kinetik denklemler oldukça hantal bir zincir oluşturur, her biri bir termonükleer reaksiyona karşılık gelir. Birincil nükleosentez sürecinde çeşitli çekirdeklerin doğuşu önemli ölçüde orana bağlıdır N/P söz konusu çağdaki nötron sayısının proton sayısına oranı. Şu tarihte: T T>1 MeV nötron ve protonların bağıl konsantrasyonu denge formülüyle tanımlandı N/P=ifade[-Δ M/T]), burada Δ M≈1,3 MeV - nötron ve protonun kütlelerindeki fark. Bu denge zayıf etkileşim reaksiyonlarıyla sağlandı. Sıcaklık düştüğünde T=0,7 MeV bu reaksiyonlar fiilen durduruldu ve oran N/P işlem sonunda sabit ve bu miktarların oranına eşit hale geldi. Evrenin gelişiminin bu aşamasında nötronlar ve protonlar, çekirdeğe bağlı olmaksızın serbest bir biçimde mevcuttu. Daha sonra sıcaklık 100 keV'nin altına düştüğünde, nötronların çoğunun (bozunmaya vakti olanlar hariç) reaksiyon sırasında döteryum oluşumu sırasında bağlandığı ortaya çıktı. P+N→2 2 H+γ Buna karşılık, birincil plazmanın baryonlarını etkili bir şekilde yakalayan döteryum, 3 He ve trityumu (3 H) doğurdu. Başka bir proton veya nötronun yakalanmasıyla, bozunmamış nötronların neredeyse tamamının yolculuklarını sonlandırdığı 4 He oluştu. Kütle numarasına uygun çekirdeklerin bulunmaması A=5 daha sonraki reaksiyonları engelleyerek daha ağır elementlerin (3 He+ 4 He → 7 Be, 3 4 He → 12 C, vb.) oluşumunu 3 He, 4 He, 2 H'nin bağıl (kütle olarak) verimine dönüştürdü. ve 7 Li baryon yoğunluğuna bağlı olarak Ω b Şekil 2'de gösterilmektedir. 4. Artan Ωb ile döteryum verimindeki azalma, baryonların yoğunluğu arttıkça aralarındaki çarpışma sayısının artması ve buna bağlı olarak ağır çekirdek oluşma olasılığının artmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle Evrendeki döteryum miktarı, baryon bileşeninin yoğunluğunun hassas bir göstergesidir. Böyle bir gösterge 7 Li miktarıdır.

Hesaplamaların gözlemlenen element bolluğuyla karşılaştırılmasından baryon yoğunluğunun Ω b =0,05±0,03 olduğu sonucu çıkar. Hidrojen miktarını tahmin etmek ( H Gözlemlerle oldukça uyumlu olan ≈%75), helyum (4 He≈%25) ve diğer hafif elementler, nükleosentez teorisinin ana sonucudur ve Evrendeki baryon yoğunluğunun tahmini şu şekildedir: bu teorinin ana yan ürünü. Nükleosentez aşaması, evrenin başlangıcına kadar uzanan son aşamadır. Big Bang'den 3 dakika sonra bitiyor. Evrenimizin yaşamındaki nükleosentez çağını takip eden dönemler, modern Evrenin kozmolojisi açısından ilgi çekicidir.

6. Sonuç

Nükleosentez çağının ardından kozmolojide önemli bir rol oynayan bir aşama gelir - gizli maddenin taşıyıcısının türüne bağlı olarak yaklaşık olarak sıcaklıkta başlayan gizli kütlenin hakimiyeti (hakimiyeti) dönemi. T≈10 5 K. Bu çağdan başlayarak, maddenin yoğunluğundaki küçük bozukluklar büyür ve zamanımıza göre galaksiler, yıldızlar ve gezegenler ortaya çıkacak kadar artar. Daha sonra protonların ve elektronların birleştiği ve hidrojenin birleştiği hidrojen rekombinasyonu dönemi gelir. oluşur - Evrendeki en yaygın element. Rekombinasyon çağı, Evrenin "aydınlanma" çağına denk gelir: plazma kaybolur ve madde şeffaf hale gelir. Bu dönemin sıcaklığı laboratuvar fiziğinden çok iyi bilinmektedir. T≈4500-3000 K. Rekombinasyondan sonra, fotonlar, pratik olarak yol boyunca madde ile etkileşime girmeden gözlemciye ulaşır ve enerji spektrumu şu anda 2,75 sıcaklığa ısıtılan tamamen siyah bir cismin spektrumuna karşılık gelen kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu oluşturur. K. Sıcaklık farkının ~3000 ile ~3 K olması, Evrenin aydınlanma çağından bu yana büyüklüğünün yaklaşık 1000 kat artmasından kaynaklanmaktadır. Rekombinasyon dönemi ile zamanımız arasındaki aralıkta. bir başka önemli dönem - Evrenin büyük ölçekli yapısının oluşumu veya galaksilerin üstkümelerinin oluşumu. Geleneksel olarak bu dönem kırmızıya kaymaya denk gelir z≈10, kalıntı fotonların sıcaklığı 30 K'ye düştüğünde. z≈10 ila z≈0, galaksi dışı nesnelerin evriminin doğrusal olmayan aşamasının dönemidir, yani sıradan galaksilerin, kuasarların, galaksi kümelerinin ve üstkümelerinin dönemidir. Ancak bütün bunlar bu makalenin kapsamı dışındadır.

Edebiyat

  1. Kozmoloji. Uzay fiziği. Küçük ansiklopedi. M.: Sov. ansiklopedi, 1986, s. 90.
  2. Weinberg S. İlk üç dakika. M.: Energoizdat, 1981.
  3. Dolgov A.D., Zeldovich Ya.B., Sazhin M.V. Erken Evrenin Kozmolojisi. M.: MSU, 1988.
  4. Zeldovich Ya.B., Novikov I.D. Evrenin yapısı ve evrimi. M.: Nauka, 1975.
  5. Okun L.B. Temel parçacıkların fiziği. M.: Nauka, 1988.


Makaleyi beğendin mi? Arkadaşlarınla ​​paylaş!