Содержание
Какие альтернативы есть у теории Большого взрыва
Зарождение Вселенной — тайна, над которой астрофизики бьются уже долгие годы. Несмотря на разнообразие гипотез наиболее популярной сейчас считается теория Большого взрыва. Но есть еще три альтернативные версии
Теория Большого взрыва
Теория Большого взрыва объясняет рождение Вселенной из сингулярности — точки с минимальным размером, бесконечной плотностью и температурой. Считается, что расширение Вселенной в результате Большого взрыва случилось примерно 13,8 млрд лет назад. Истоки теории Большого взрыва содержатся в работах Альберта Эйнштейна, в которых он обозначил основы общей теории относительности.
Вечная Вселенная
До разработки теории Большого взрыва консенсусом для ученых была идея о том, что Вселенная просто всегда была, есть и будет. Да, звезды иногда взрываются, черные дыры образуются, а астероиды врезаются в планеты, однако большая часть Вселенной продолжает существовать вечно.
Эта концепция разрушилась в 1920-х годах, когда американский астроном Эдвин Хаббл доказал концепцию постоянного расширения Вселенной.
Из названного его именем закона следует, что «все без исключения точки во Вселенной удаляются друг от друга». Словарное определение дополняет: «Закон Хаббла позволяет оценить возраст Вселенной, так как зная скорость разбегания объектов, нетрудно определить время, прошедшее с момента, когда они находились в одной начальной точке, из которой начал развиваться Большой взрыв».
Стационарная Вселенная
Даже несмотря на согласие с законом Хаббла, многие астрономы не могли принять теорию Большого взрыва. В середине ХХ века ее главным противником стала теория стационарной Вселенной, которую разработала группа ученых во главе с Фредом Хойлом. По ней, Вселенная постоянно расширяется, однако в освободившемся пространстве постоянно появляется новая материя, которая заполняет пустоту. За счет этого плотность остается прежней. Эта концепция была попыткой спасти идею о вечной Вселенной, так как она, несмотря на динамичные изменения, в долгосрочной перспективе остается такой же.
Теорию разрушило обнаружение квазаров в конце 1950-х годов.
Этим словом называют галактики, которые находятся на огромном расстоянии от Земли. Из-за того, что они очень далеко, мы можем их видеть в состоянии, в котором они были на заре Вселенной. Теория Большого взрыва их с легкостью объясняет: такие яркие источники света, которых нет в обозримом пространстве, остались с ранних эпох Вселенной, когда все выглядело по-другому. По стационарной же модели современная Вселенная должны выглядеть так же, как и в прошлом.
Плазменная Вселенная
Шведский физик и лауреат Нобелевской премии Ханнес Альвен был уверен, что неверна как теория Большого взрыва, так и стационарная модель. Он разработал концепцию, согласно которой эволюция Вселенной происходит из-за электромагнитных сил: материя и антиматерия постоянно «борются» друг с другом. Это ведет к расширению Вселенной. Однако эта теория не прошла проверку «законом Хаббла».
Какие просчеты есть в теории Большого взрыва?
Возможно, Вселенная не такая старая, как нам кажется. Ученые выдвинули множество теорий, чтобы понять, что было до Большого взрыва.
Grazia
Согласно теории Большого взрыва, давным-давно, 13,8 миллиарда лет назад, Вселенная была размером с персик и имела температуру более четырех миллиардов градусов. Затем произошел взрыв.
Удивительно, но эта теория подтверждается проводимыми наблюдениями. При этом картина, рисуемая теорией Большого взрыва, явно не полная — не хватает части головоломки, а именно информации о первых «шагах» ранней Вселенной. Чем ближе мы пытаемся приблизится к разгадке, тем сложнее становятся математические расчеты и в определенный момент просто теряют смысл.
Неисследованной остается «сингулярность» — точка бесконечной плотности, существовавшая до Большого взрыва. Фактически, в какой-то момент Вселенная была втиснута в бесконечно крошечную и в бесконечно плотную точку. Это абсурдно, а значит нам нужна новая физика для решения выявленной проблемы, так как имеющаяся с ней «не справляется» и никак не может увязать гравитацию и другие силы при сверхвысоких энергиях.
Сделать это может теория струн, которая способна объяснить самые ранние моменты Вселенной. В данной теории есть понятие «экпиротической» Вселенной. То есть, Большой взрыв был вызван чем-то, что происходило до него, а сам взрыв был не началом, а частью более глобального процесса.
Развитие экпиротической концепции привело к появлению теории циклической космологии — постоянно повторяющейся Вселенной, которой теория струн дала математическое обоснование.
Циклическая Вселенная движется от начала к концу, от расширения к сжатию, путешествуя вперед и назад во времени. Вечно.
Как бы немыслимо это ни звучало, в ранних версиях циклической модели было сложно сопоставлять наблюдения, и это серьезная проблема, так как речь идет о науке, а не о байке, рассказываемой у костра.
Основным препятствием стали наблюдения космического микроволнового фона — древнего света, оставшегося со времен, когда Вселенной было всего 380 000 лет.
Дальше мы просто не можем заглянуть. Поэтому ученым казалось, что циклическая Вселенная — изящная, но ошибочная идея.
Но есть ранее упущенные аспекты. Так в момент «отскока», когда наша Вселенная сжимается до невероятно маленькой точки и возвращается в состояние, предшествующее Большому взрыву, можно выстроить все данные в логическую цепочку и получить верный результат, который можно подтвердить с помощью наблюдений.
Теория Большого отскока, появившаяся из циклической модели Вселенной в 2016 году, может объяснить то, что не смогла объяснить теория Большого взрыва. Согласно ей взрыв — не уникальное событие, а цикличное, повторяющееся. То есть до нашей Вселенной существовала другая, которая также расширялась, а затем начала сжиматься. В какой-то момент сжатия максимальная энергия оказалась заключенной в минимальный объем и старая Вселенная воспроизвела саму себя. Взорвавшись, новая Вселенная начала расширяться.
В этот момент все квантовые состояния перешли из одной Вселенной в другую, согласно теории петлевой квантовой гравитации.
Именно эта теория позволяет заглянуть за Большой взрыв, где мы видим сжатие и расширение. При этом, согласно теории, от предыдущей Вселенной не остается ни одного параметра — они не переходят в новую в том же виде. Поэтому наша Вселенная отличается от предыдущей, так же как и следующая Вселенная не будет похожа на нашу.
Другими словами, сложная и непонятая физика позволяет радикально пересмотреть наше время и место в космосе. Но чтобы проверить эту модель, необходимо дождаться результатов наблюдений.
Источник: Популярная Механика
The Space Review: Обзор: До Большого Взрыва
Джефф ФаустПонедельник, 12 декабря 2022 г. До Большого Взрыва: Происхождение Вселенной и что лежит за ее пределами На прошлой неделе НАСА объявило, что астрономы, используя спектроскопические данные космического телескопа Джеймса Уэбба, подтвердили, что некоторые ранние галактики, обнаруженные телескопом, датируются периодом всего 350 миллионов лет после Большого взрыва. Это делает галактики самыми старыми из обнаруженных на сегодняшний день, поскольку астрономы стремятся отодвинуть занавес, окутывающий раннюю Вселенную. Хотя это открытие, которое все еще проходит процесс экспертной оценки, сообщило НАСА, является важным шагом в астрономии, оно по-прежнему дает мало информации о самом Большом взрыве. Это включает в себя то, что произошло в самые ранние моменты после Большого взрыва, что имело решающее значение для последующего образования звезд, галактик и более широкой структуры Вселенной, а также то, почему сама Вселенная существует в первую очередь и почему некоторым кажется, что быть особенно «настроенным» на жизнь.
Это вопросы, которые Лаура Мерсини-Хоутон, физик-теоретик и космолог из Университета Северной Каролины, изучала на протяжении всей своей карьеры. В « Перед Большим Взрывом » она обсуждает одно из возможных решений этих вопросов, тему, которую она открыла впервые и которая сейчас набирает обороты в более широкой области физики: наша вселенная является частью гораздо большей мультивселенной. Мерсини-Хоутон был побужден заняться этой темой из-за камнем преткновения в широко принятой модели космической инфляции. В то время как инфляция объясняет первоначальное расширение Вселенной после Большого Взрыва, «зачаточная Вселенная должна была быть удивительно необычным состоянием исключительного порядка», чтобы все обернулось таким образом, пишет она. Это кажется ей проблемой, поэтому она изучала ее на протяжении большей части своей карьеры, даже несмотря на то, что этот вопрос находился на периферии господствующей мысли в космологии и астрофизике. Решение, которое она и несколько коллег разработали, включало теорию струн, в частности то, что называется ландшафтом теории струн. Это обеспечивает, пишет она, «огромный набор первоначальных энергий — потенциальных энергий Большого Взрыва — способных дать толчок множеству вселенных». Это привело их к концепции мультивселенной, включая осознание того, что наш конкретный набор начальных условий на самом деле является предпочтительным: «в нашем начале нет абсолютно ничего особенного или исключительного». У этой модели действительно есть несколько проверяемых гипотез, таких как особенности космического микроволнового фона, которые могли быть созданы запутыванием с другими вселенными сразу после Большого взрыва. Концепции фильма «: до большого взрыва: » иногда трудно понять, от квантовой запутанности до 11-мерной теории струн (это верно «даже для опытных физиков», — отмечает она). менее сложным. Она также рассказывает анекдоты из своей жизни, особенно о детстве в Албании, когда страна была репрессивным, изолированным коммунистическим режимом, который сформировал ее карьеру («в свете моего детского опыта в Албании решение исследовать сотворение Вселенной не Это не кажется особенно смелым поступком», — пишет она о своем решении заняться именно этой областью.) Эта книга — познавательное чтение о формировании нашей вселенной и о тайнах, которые все еще остаются в том, как мы сюда попали. Джефф Фауст ([email protected]) является редактором и издателем The Space Review, а также старшим штатным корреспондентом SpaceNews. Примечание: мы используем новую систему комментариев, которая может потребовать от вас создания новой учетной записи. Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии с помощью Disqus. |
, илл. 
Как необычно? «Самопроизвольное формирование мозга в пустом пространстве имеет гораздо больше шансов (статистически), чем создание нашей вселенной в результате космической инфляции».
Концепция мультивселенной теперь получила гораздо более широкое признание, отмечает она, что произошло еще в процессе написания книги.
Он также управляет веб-сайтом Spacetoday.net. Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, принадлежат только ее автору.Могла ли существовать Вселенная до Большого взрыва?
Наше общепринятое представление об истории Вселенной начинается с Большого Взрыва, после которого Вселенная расширяется с ускорением.
Второй закон термодинамики говорит нам, грубо говоря, что случайность все время увеличивается: то, что мы называем энтропией.
Если вернуться назад во времени, это должно означать, что случайность уменьшается, так что в самом начале вы должны найти высокоорганизованное состояние.
Но то, что мы видим в самом начале, это Большой Взрыв, настолько хаотичный взрыв, насколько вы можете себе представить.
Узнайте больше о Вселенной с нашими ответами на некоторые из самых больших вопросов во Вселенной и самые большие тайны во Вселенной.
Иллюстрация, показывающая расширение Вселенной от Большого взрыва до наших дней.
Авторы и права: Andreus / iStock / Getty Images Plus
Раньше я придерживался стандартного мнения, что Большой взрыв был сингулярностью, а это означает, что сам вопрос о том, произошло ли что-то до него, бессмысленен.
Но доказательства показывают, что Большой Взрыв был не просто ошеломляющим взрывом, а совершенно случайным ошеломляющим взрывом.
Этот парадокс почти не рассматривается космологами. Все об этом знают, но многих это почему-то не волнует.
Я всегда думал, что это отличная головоломка. Почему мы видим это явно случайное начальное состояние, когда знаем, что это должно быть самое организованное состояние, которое мы видели во Вселенной?
Итак, подумал я, давайте предположим, что что-то было до Большого Взрыва.
Я предполагаю, что Большой Взрыв — это отдаленное будущее предыдущей эры. Это настоящая физика, а не просто гипотетическая математика.
Была Вселенная, или, скажем, эон, и цикл времени с одним эоном, за которым следовал следующий эон.
За отдаленным будущим каждого эона следует Большой Взрыв следующего. Это может быть бесконечная последовательность Больших Взрывов.
Я не претендую на это, но на данный момент у меня есть картина, что это действительно бесконечная последовательность. Так что просто нет начала.
Кредит: StockByM / Getty Images
Эта теория сильно отличается от идеи параллельных вселенных.
Я не сторонник модели мультивселенной, однако эти две идеи могут существовать вместе.
Моя модель последовательности Вселенных может быть проверена наблюдениями.
Предположим, что предыдущий эон подобен нашему. У вас будут сформированы галактики; скопления галактик, в которых обнаружены большие черные дыры.
Скопления галактик будут держаться вместе, даже если Вселенная расширится.
Кластер Galaxy MACS J0416. Авторы и права: НАСА, ЕКА и М. Монтес (Университет Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия)
Отдельные галактики столкнутся, и их черные дыры поглотят друг друга, пока не останется одна большая черная дыра, которая останется там на ужасно долго, медленно испаряясь. Думайте в терминах 10 в степени 100 лет, или «гугола».
Но каждый раз, когда эти черные дыры сталкиваются и поглощают друг друга, возникает огромный всплеск гравитационных волн, рябь в пространстве-времени, являющаяся гравитационным аналогом света.
Огромные столкновения между этими огромными черными дырами в галактических центрах вызовут волны, которые, если они были в предыдущем эоне, повлияют на наш эон.
Столкновение двух черных дыр вызывает рябь в пространстве-времени, известную как «гравитационные волны». Предоставлено: Марк Гарлик / Science Photo Library / Getty Images
В принципе, мы сможем увидеть эти события как немного более теплые или более холодные неоднородности на космическом микроволновом фоне.