Содержание
Часто задаваемый вопрос: как возникла Вселенная в философии?
Теория Большого Взрыва сегодня открыто принимается наукой и предполагает, что Вселенная могла возникнуть 13 730 ± 120 миллионов лет назад, в определенное время.
Вселенная – это все, что физически существует, сумма пространства и времени и самых разнообразных форм материи, таких как планеты, звезды, галактики и составляющие межгалактического пространства.
Термин происходит от двух греческих слов: «космос», что означает «вселенная», и «gignomai», что означает рождение. Это история, которая объясняет сотворение и устройство мира и, в то же время, появление человека.
По их мнению, наша Вселенная началась от 13 до 14 миллиардов лет назад в результате космического «взрыва». Согласно этой теории, вся материя и энергия были сосредоточены в одной точке немыслимой плотности и подверглись сильному взрыву, породив все, что существует сегодня в пространстве и времени.
Философы-досократы были первыми греческими мудрецами, которые сформулировали рациональное объяснение мира, не прибегая к сверхъестественному.
Среди них можно выделить некоторые общие черты: во-первых, они были естествоиспытателями (физиками).
Согласно этому, наша нынешняя Вселенная возникла в результате большого взрыва около 14 миллиардов лет назад. Все происходило через очень маленькую, горячую и чрезвычайно плотную материальную точку. Этот великий взрыв породил пространство-время. С тех пор Вселенная также постоянно расширялась и охлаждалась.
Этот термин происходит из греческого языка и в переводе и упрощении является способом объяснить, как возникла Вселенная. Прокатившись на происхождении слова, этот текст более подробно расскажет о греческой космогонии, то есть о том, как греки объясняли возникновение Вселенной.
В астрономии космология (от греческого κοσμολογία, κόσμος = «космос»/«порядок»/«мир» + -λογία = «дискурс»/«учение») — это раздел, изучающий происхождение, строение и эволюцию Вселенной от от применения научных методов.
В астрономии определение, которое дается для Вселенной, касается абсолютно всего, что существует.
Поэтому оно соответствует пространству, времени и всем видам материи. Таким образом, наиболее адекватный ответ на вопрос о том, что такое вселенная, — это ВСЁ.
Греческий философ Пифагор был первым, кто использовал термин «космос» для обозначения Вселенной, возможно, имея в виду звездный небосвод.
Наша Вселенная была создана 13,8 миллиарда лет назад в результате Большого взрыва. В начале не было ни звезд, ни галактик, ни живых существ. Только водород, гелий и много энергии. Первые звезды и галактики, вероятно, появились примерно через 200 миллионов лет после Большого взрыва.
Миф о происхождении или возрасте богов: это теогония, рождение богов, мифы о происхождении планеты, богов и человеческого рода.
Теория Большого Взрыва Это наиболее распространенная теория, объясняющая происхождение Вселенной. Космологи, придерживающиеся этой теории, считают, что около 13 миллиардов лет назад Вселенная была намного плотнее и горячее и со временем охлаждалась и, следовательно, постоянно расширялась.
Все указывает на то, что это невозможно знать наверняка! Сам Большой Взрыв, кстати, уже достаточно загадочен. Согласно теории, около 15 миллиардов лет назад вся материя, из которой состоит Вселенная, была сосредоточена в одной точке, которая взорвалась, породив все, что мы знаем… и даже то, чего мы до сих пор не знаем.
В настоящее время наиболее распространенной научной гипотезой является то, что современный человеческий вид (Homo sapiens) появился в Африке около 200 XNUMX лет назад и оттуда рассеялся по другим регионам различными миграционными волнами.
Подозрительно гладко: Вселенная показалась ученым чересчур однородной
Астрономы обнаружили, что Вселенная более однородна, чем должно быть согласно общепринятой теории. Что это — ошибка наблюдений или дверь в новую физику?
Международная команда ученых получила удивительный результат: галактики разбросаны по космосу более равномерно, чем можно было ожидать исходя из господствующих теорий.
Изменят ли новые данные наше представление о Вселенной?
Продукты взрыва
Сегодня практически никто из профессионалов не сомневается, что Вселенная в нынешнем ее виде возникла около 13,8 млрд лет назад в результате Большого взрыва. Биография мира реконструирована с младенчества. Мы знаем, когда образовались первые атомные ядра (уже через несколько минут после Большого взрыва), когда они объединились с электронами в первые атомы (через сотни тысячелетий) и когда зажглись первые звезды (через сотни миллионов лет).
Это не беспочвенные фантазии, а строгие теории, из которых следуют проверяемые факты. Причем многие факты, от реликтового излучения до точного химического состава звезд, были сначала открыты космологами на кончике пера, а уже затем подтверждены наблюдателями (с длинным списком таких подтверждений на английском языке можно ознакомиться здесь).
Именно такие сбывшиеся прогнозы в науке служат главным признаком того, что теория работает.
При этом слово «теория» не должно вводить в заблуждение. Для ученых оно означает не нечто неподтвержденное, предполагающее возможные альтернативы, а просто модель, увязывающую между собой установленные факты и предсказывающую еще не установленные. Выражение «теория Большого взрыва» не означает, что Большой взрыв — это нечто сомнительное, так же как выражение «теория твердого тела» не означает, что кто-то сомневается в существовании твердых тел (кстати, примерно так же дело обстоит с биологическим термином «теория эволюции»).
Темные тайны
На сегодняшний день в космологии заслужено господствует Стандартная космологическая модель, она же ΛCDM-модель. Эта конструкция объединяет представления о Большом взрыве и расширении Вселенной с данными о таинственных субстанциях — темной материи и темной энергии.
Напомним, что темная материя представляет собой невидимое ни в какие телескопы вещество, которое проявляет себя только своей гравитацией. Сам факт существования темной материи установлен достаточно надежно, но вот ее природа загадочна. Несомненно, некоторую ее часть составляют очень тусклые астрономические объекты (холодный газ, черные дыры и так далее). Однако большинство специалистов считает, что львиная доля темной материи приходится на те или иные экзотические частицы, еще не открытые физиками-экспериментаторами, и вот это уже скорее популярная гипотеза, чем доказанный факт.
Темная энергия — это нечто, что придает расширению Вселенной ускорение. Именно за ее открытие Брайану Шмидту и Адаму Риссу в 2011 году была вручена Нобелевская премия по физике.
Сам факт ускоренного расширения Вселенной надежно установлен несколькими способами.
Но о том, что собой представляет обеспечивающая его темная энергия, можно спорить. На данный момент теоретики считают, что это некое свойство вакуума.
Итак, ΛCDM-модель объединяет прекрасно проверенные концепции (Большой взрыв, расширение Вселенной, синтез первых атомных ядер, факт существования темной материи и темной энергии и многое другое) с хорошо аргументированными, но все-таки еще не доказанными гипотезами (например, о природе темной материи и темной энергии). Кое-где в ней есть и просто белые пятна, заполненные наиболее правдоподобными предположениями.
Это нормальная ситуация для научной теории. Только в религии и идеологии встречаются доктрины, в которых каждая буква провозглашается одинаково несомненной.
Все ли гладко во Вселенной?
Одна из важных концепций стандартной космологии — идея затравочных неоднородностей.
Специалисты считают, что уже в первые мгновения жизни Вселенной вещество было распределено в пространстве не вполне равномерно. Более плотные скопления материи порождали и более сильную гравитацию. Это тяготение собирало вокруг неоднородности все новые массы вещества. От этого притяжение еще усиливалось, и так далее по замкнутому кругу. В конце концов вокруг крошечной изначальной флуктуации плотности возникала галактика, окруженная пустотой (точнее, чрезвычайно разреженным межгалактическим газом).
Впрочем, галактики — не самые впечатляющие объекты, возникшие из затравочных неоднородностей. «Зведные острова» объединены в скопления, а те — в сверхскопления. Из скоплений галактик состоят самые большие во Вселенной структуры — так называемые волокна (филаменты). Они образуют своего рода паутину или пчелиные соты, заполняющие пространство. Промежутки между волокнами — это пустоты (войды), в которых почти нет галактик.
При этом все достаточно большие (от сотен миллионов до миллиардов световых лет) участки этой паутины похожи друг на друга как две капли воды.
Если вы видели один такой регион космоса, вы видели их все. Это свойство называется крупномасштабной однородностью Вселенной.
Но ученые не довольствуются избитыми сравнениями. Они измеряют однородность космоса количественно. Эта величина может многое рассказать о том, как устроен мир.
Дело в том, что у космологов есть два способа восстановить рисунок затравочных неоднородностей. Во-первых, они наблюдают циклопическую паутину волокон и войдов, которая в конце концов образовалась благодаря этим флуктуациям. А во-вторых, к услугам астрономов реликтовое излучение.
Это излучение отделилось от вещества еще в эпоху образования первых атомов. Но оно все еще хранит в себе следы того, как материя была распределена по космосу в те далекие времена. Реликтовое излучение неоднородно, потому что неоднородным было испустившее его вещество.
Это привет пытливому человечеству от первых сотен тысяч лет истории Вселенной.
Следует отметить, что за открытие реликтового излучения тоже была присуждена Нобелевская премия по физике (Арно Пензиасу и Роберту Вильсону в 1978 году), и отдельной «нобелевки» в 2006 году удостоились первооткрыватели неоднородностей этого излучения Джон Мазер и Джордж Смут.
Когда у ученых есть два способа измерить одну и ту же величину, самое время сопоставить результаты. ΛCDM-модель предсказывает, как должны быть связаны между собой неоднородности реликтового излучения и степень (не-)однородности нынешней Вселенной с ее волокнами и войдами. Вот здесь и выяснился очень и очень интересный факт.
Ошибка или открытие?
Недавно международная команда исследователей из 18 научных центров направила в престижный журнал Astronomy & Astrophysics научную статью, препринт которой имеется в открытом доступе.
В двух словах результат таков: современная Вселенная оказалась на 8% более однородной, чем ей следует быть согласно данным о реликтовом излучении. Это может говорить либо о неточностях измерений, либо о том, что в ΛCDM-модель пора вносить изменения.
Астрономы использовали данные обзора Kilo-Degree Survey (KiDS-1000), охватившего более 31 миллиона галактик на расстояниях до 10 млрд световых лет от Земли. Эти сведения авторы дополнили информацией из обзора 2-degree Field Lensing Survey (2dFLenS), в рамках которого наблюдалось более 70 тысяч объектов на тех же дистанциях. Также ученые обратились к обзору Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), включающему данные о более чем 1,5 млн галактик на удалении до 8 млрд световых лет.
Сопоставив все эти сведения, специалисты вычислили степень однородности Вселенной. И оказалось, что она на 8,3±2,6% больше, чем ожидалось исходя из свойств реликтового излучения.
Насколько надежны эти цифры? Ведь каждый результат измерения теоретически может оказаться ложной тревогой, продуктом небольших, но неизбежных случайных шумов в исходных данных.
Достоверность нового результата составляет 2 или 3 сигмы (в зависимости от способа расчета). Это значит, что вероятность его «шумовой» природы составляет либо 5% (при достоверности 2 сигмы), либо 0,2% (при достоверности 3 сигмы). По строгим научным стандартам такие цифры не позволяют уверенно заявлять об открытии. Есть примеры результатов с достоверностью 2–3 сигмы, которые при более точных измерениях рассеивались как дым.
Таким образом, обнаруженную излишнюю однородность Вселенной еще нельзя считать достоверно установленным фактом. Нужны расчеты, основанные на еще более обширных данных. Тогда, возможно, выяснится, что мы узнали нечто принципиально важное о мире, в котором живем, и космологи будут вынуждены внести коррективы в свои теории.
Как возникла Вселенная?
Почему мы здесь? Как началась Вселенная? По мнению народа бошонго из центральной Африки, перед нами были только тьма, вода и великий бог Бумба. Однажды Бумбу, страдая от болей в животе, вырвало Солнцем. Солнце испарило часть воды, оставив землю. Все еще испытывая дискомфорт, Бумба изрыгнул Луну, звезды, а затем леопарда, крокодила, черепаху и, наконец, людей.
Этот миф о сотворении мира, как и многие другие, борется с теми вопросами, которые мы все еще задаем сегодня. К счастью, как станет ясно, теперь у нас есть инструмент для получения ответов: наука. Когда дело доходит до этих тайн существования, первые научные доказательства были обнаружены в 19 веке.20-х годов, когда Эдвин Хаббл начал проводить наблюдения с помощью телескопа на горе Вильсон в Калифорнии. К своему удивлению, Хаббл обнаружил, что почти все галактики удаляются от нас. Более того, чем дальше были галактики, тем быстрее они удалялись. Расширение Вселенной было одним из самых важных открытий всех времен.
Это открытие изменило полемику о том, было ли у Вселенной начало.
Если галактики расходятся в настоящее время, значит, в прошлом они должны были быть ближе друг к другу. Если бы их скорость была постоянной, то все они находились бы друг над другом миллиарды лет назад. Так ли началась Вселенная? В то время многие ученые были недовольны тем, что у Вселенной было начало, потому что это, казалось, означало, что физика не работает. Чтобы определить, как зародилась вселенная, пришлось бы призвать внешнюю силу, которую для удобства можно назвать богом. Поэтому они выдвинули теории, согласно которым Вселенная в настоящее время расширяется, но не имеет начала.
Пройдите наш онлайн-курс по космологии под руководством экспертов, раскрывающий самые большие тайны Вселенной
Возможно, самая известная из них была предложена в 1948 году. Она называлась теорией стационарного состояния и предполагала, что Вселенная существовала вечно и будет всегда выглядели одинаково.
Это последнее свойство обладало большим достоинством, поскольку являлось предсказанием, которое можно было проверить, — важнейшим компонентом научного метода. И оказалось, что его не хватает.
Реклама
Данные наблюдений, подтверждающие идею о том, что Вселенная имела очень плотное начало, появились в октябре 1965 года, когда в космосе был обнаружен слабый фон микроволн. Единственная разумная интерпретация заключается в том, что этот «космический микроволновый фон» — это излучение, оставшееся от раннего горячего и плотного состояния. По мере расширения Вселенной излучение охлаждалось до тех пор, пока не стало тем остатком, который мы видим сегодня. Теория вскоре подтвердила эту идею.
Вместе с Роджером Пенроузом из Оксфордского университета я показал, что если общая теория относительности Альберта Эйнштейна верна, то должна быть сингулярность, точка бесконечной плотности и кривизны пространства-времени, где время имеет начало. Вселенная началась с Большого взрыва и быстро расширилась.
Это называется «инфляцией», и это было чрезвычайно быстро: Вселенная удваивалась в размерах много раз за крошечную долю секунды. Инфляция сделала Вселенную очень большой, очень гладкой и очень плоской. Однако все было не совсем гладко: от места к месту были крошечные вариации. Эти изменения в конечном итоге привели к возникновению галактик, звезд и солнечных систем. Этим вариациям мы обязаны своим существованием. Если бы ранняя Вселенная была совершенно гладкой, не было бы звезд и, следовательно, не могла бы возникнуть жизнь. Мы продукт первичных квантовых флуктуаций. Как станет ясно, остается много огромных загадок. Тем не менее, мы неуклонно приближаемся к ответам на извечные вопросы: откуда мы пришли? И мы единственные существа во Вселенной, которые могут задавать эти вопросы?
Этот рассказ Стивена Хокинга изначально был опубликован как введение к книге New Scientist «Происхождение (почти) всего»
Ранняя вселенная | CERN
Большой взрыв
В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что расстояния до далеких галактик пропорциональны их красному смещению.
Красное смещение возникает, когда источник света удаляется от наблюдателя: видимая длина волны света растягивается за счет эффекта Доплера в сторону красной части спектра. Наблюдение Хаббла подразумевало, что далекие галактики удалялись от нас, поскольку самые далекие галактики имели самые высокие видимые скорости. Если галактики удаляются от нас, рассуждал Хаббл, то когда-то в прошлом они должны были сгруппироваться близко друг к другу.
Открытие Хаббла было первым наблюдательным подтверждением теории Вселенной Большого взрыва Жоржа Леметра, предложенной в 1927 году. Леметр предположил, что Вселенная расширилась взрывным образом из чрезвычайно плотного и горячего состояния и продолжает расширяться сегодня. Последующие расчеты датировали этот Большой взрыв примерно 13,7 миллиарда лет назад. В 1998 году две группы астрономов, работавших независимо друг от друга в Беркли, штат Калифорния, заметили, что сверхновые — взрывающиеся звезды — удаляются от Земли с ускорением. Это принесло им Нобелевскую премию по физике в 2011 году.
Физики предполагали, что материя во Вселенной замедлит скорость своего расширения; гравитация в конечном итоге заставила бы Вселенную вернуться к своему центру. Хотя теория Большого взрыва не может описать, какими были условия в самом начале существования Вселенной, она может помочь физикам описать самые ранние моменты после начала расширения.
Происхождение
В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная была очень горячей и плотной. Когда Вселенная остыла, условия стали как раз подходящими для образования строительных блоков материи — кварков и электронов, из которых мы все состоим. Несколько миллионных долей секунды спустя кварки объединились, чтобы произвести протоны и нейтроны. В течение нескольких минут эти протоны и нейтроны объединились в ядра. По мере того как Вселенная продолжала расширяться и остывать, все становилось все медленнее. Потребовалось 380 000 лет, чтобы электроны застряли на орбитах вокруг ядер, сформировав первые атомы. В основном это были гелий и водород, которые до сих пор являются самыми распространенными элементами во Вселенной.
Нынешние наблюдения показывают, что первые звезды образовались из газовых облаков примерно через 150–200 миллионов лет после Большого взрыва. С тех пор более тяжелые атомы, такие как углерод, кислород и железо, непрерывно образуются в недрах звезд и катапультируются по всей Вселенной в виде захватывающих звездных взрывов, называемых сверхновыми.
Но звезды и галактики не все рассказывают. Астрономические и физические расчеты предполагают, что видимая Вселенная представляет собой лишь небольшую часть (4%) того, из чего на самом деле состоит Вселенная. Очень большая часть Вселенной, на самом деле 26%, состоит из неизвестного типа материи, называемой «темной материей». В отличие от звезд и галактик, темная материя не излучает никакого света или электромагнитного излучения, поэтому мы можем обнаружить ее только через ее гравитационные эффекты.
Еще более загадочная форма энергии, называемая «темной энергией», составляет около 70% массы и энергии Вселенной. О ней известно еще меньше, чем о темной материи.