Вселенная возникла когда: Как возникла Вселенная и что с ней будет дальше?

«Всё из ничего: как возникла Вселенная»

Откуда взялась Вселенная? Что было до нее? Чего ждать в будущем? Физик Лоуренс Краусс предпринимает попытку доступно ответить на эти вопросы. Его новая книга «Всё из ничего: Как возникла Вселенная» выходит в издательстве «Альпина Нон-фикшн». По этому поводу N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком из нее, в котором Краусс объясняет, почему в далеком будущем нашу галактику окружит пустое и неизменное пространство, а ученые не найдут никаких следов расширения Вселенной.

Наше печальное будущее

В каком-то смысле обнаружить, что живешь во Вселенной, где всем правит ничто, интересно и восхитительно. Структуры, которые мы видим, вроде звезд и галактик, возникли из ничего в результате квантовых флуктуаций. В среднем полная ньютоновская гравитационная энергия каждого объекта во Вселенной равна — ничему. Наслаждайтесь этой мыслью, пока есть возможность, поскольку, если все это правда, мы живем чуть ли не в самой худшей из вселенных, по крайней мере с точки зрения будущего всех живых организмов.

Вспомним, что всего 100 лет назад Эйнштейн разработал ОТО. Тогда все считали, что наша Вселенная неизменна и вечна. Более того, Эйнштейн не просто высмеял Леметра за предположение о Большом взрыве, но даже выдумал космологическую постоянную, лишь бы сохранить стационарную модель Вселенной.

Сейчас, по прошествии века, мы, ученые, можем гордиться, что открыли столько фундаментального — и расширение Вселенной, и реликтовое излучение, и темное вещество, и темную энергию.

Но что таит в себе будущее?

А будущее наше очень поэтично. Если можно так выразиться.

Вспомним: вывод о том, что в расширении нашей Вселенной доминирует энергия пустого на первый взгляд пространства, делается на основании того факта, что расширение происходит с ускорением. И, как и ранее обстояло с инфляцией и как описано в предыдущей главе, наша наблюдаемая Вселенная стоит на пороге расширения со скоростью больше скорости света. А со временем из-за расширения с ускорением все станет только хуже.

Это означает, что чем дольше мы будем ждать, тем меньше сможем видеть. Галактики, которые мы видим сейчас, в один прекрасный день начнут удалятся от нас со сверхсветовой скоростью, а это значит, что они станут для нас невидимыми: свет, который они испускают, не сможет преодолеть расширяющееся пространство и никогда до нас не долетит. Эти галактики исчезнут с нашего горизонта.

Произойдет это не совсем так, как вы, возможно, себе представляете. Галактики не то чтобы вдруг погаснут и вмиг исчезнут с ночного неба. Просто по мере приближения скорости их удаления к скорости света будет увеличиваться красное смещение. В конце концов весь видимый свет от них сдвинется в инфракрасное, микроволновое, затем радиоизлучение и так далее до тех пор, пока длина волны света, который они испускают, не станет больше размера видимой Вселенной, и в этот момент их можно будет официально признать невидимыми.

Можно посчитать, сколько времени это займет. Поскольку галактики в нашем скоплении связаны взаимным гравитационным притяжением, они не удаляются от нас в связи с фоновым расширением Вселенной, которое открыл Хаббл. Галактики за пределами нашей группы находятся примерно на 1/5000 расстояния до той точки, где скорость удаления объектов приближается к световой. Чтобы туда добраться, у них уйдет около 150 млрд лет, примерно в 10 раз больше нынешнего возраста Вселенной, и тогда весь свет от звезд в этих галактиках сдвинется в красную сторону примерно в 5000 раз. Примерно через 2 трлн лет их свет сдвинется в красную сторону настолько, что длина его волны станет равна размеру видимой Вселенной — и вся остальная часть Вселенной буквально исчезнет.

Казалось бы, 2 трлн лет — большой срок. Так и есть. Однако с космической точки зрения это отнюдь не вечность. Самые долгоживущие звезды главной последовательности (у которых такая же эволюционная история, как и у нашего Солнца) проживут гораздо дольше Солнца и через 2 трлн лет будут еще вовсю светить (в то время как наше Солнце погибнет всего через 5 млрд лет). Так что в отдаленном будущем на планетах вокруг этих звезд вполне могут быть цивилизации, черпающие энергию от своих светил, с водой и органическими соединениями. И астрономы с телескопами тоже вполне могут быть. Посмотрят они в космос — а там все, что мы видим сейчас, все 400 млрд галактик, составляющих на сегодня нашу видимую Вселенную, возьмут и исчезнут!

Я пытался донести этот довод до Конгресса, чтобы убедить его увеличить финансирование космологических исследований прямо сейчас, пока у нас еще есть время наблюдать все это. Однако для конгрессмена даже два года — долгий срок, а уж на 2 трлн лет вперед он заглянуть просто не в состоянии.

Так или иначе астрономов далекого будущего ждал бы большой сюрприз, если бы только они знали, что теряют. Но этого они знать не будут. Как несколько лет назад выяснили мы с коллегой Робертом Шеррером из Университета Вандербильта, исчезнет не только вся остальная Вселенная — по существу, исчезнут и все свидетельства, которые говорят нам сегодня, что мы живем в расширяющейся Вселенной, начавшейся с Большого взрыва, вместе со всеми свидетельствами существования в пустом пространстве темной энергии, которую можно было бы обвинить в этой пропаже.

А ведь не прошло и 100 лет с тех пор, когда все считали, что Вселенная неизменна и вечна, то есть звезды и планеты появляются и исчезают, но на больших масштабах Вселенная остается как была. Получается, что в далеком будущем, когда от нашей планеты и цивилизации, скорее всего, не останется даже праха на свалке истории, иллюзия, которую наша цивилизация разделяла до 1930-х гг., вернется и отомстит за себя сторицей.

К эмпирическому доказательству Большого взрыва привели три основные вехи — три наблюдения, благодаря которым, даже если бы на свете не было ни Эйнштейна, ни Леметра, нам все равно волей-неволей пришлось бы признать, что Вселенная в самом начале была плотной и горячей. Это наблюдения расширения Вселенной, которые проделал Хаббл; это наблюдения космического микроволнового фона; это соответствие наблюдаемой распространенности во Вселенной легких элементов — водорода, гелия и лития  — тем количествам, которые должны были возникнуть в первые несколько минут истории Вселенной.

Начнем с хаббловского расширения Вселенной. Откуда мы знаем, что Вселенная расширяется? Мы измерили скорость удаления далеких объектов в зависимости от расстояния до них. Но, когда все видимые объекты вне нашего галактического скопления (в котором все мы связаны узами гравитации) исчезнут за горизонтом, не останется никаких следов расширения, которые наблюдатели могли бы зарегистрировать, — ни звезд, ни галактик, ни квазаров, ни даже огромных газовых облаков. Расширение достигнет таких масштабов, что вынесет из нашего поля зрения все объекты, которые от нас удаляются.

Более того, на масштабе менее 1 трлн лет все галактики в нашей местной группе слипнутся в своего рода огромную сверхгалактику. Наблюдатели в далеком будущем увидят примерно то же самое, что мы могли увидеть в 1915 г.: одну-единственную галактику, в которой находится их звезда и их планета, окруженную обширным пустым и неизменным пространством.

Напомню также, что все свидетельства того, что пустое пространство обладает энергией, мы получаем из наблюдений темпа, с которым ускоряется расширение нашей Вселенной. А без признаков расширения понять, что оно еще и ускоряется, будет невозможно. Вообще-то по странному совпадению мы живем в ту единственную эпоху истории Вселенной, когда наличие темной энергии, наполняющей пустое пространство, в принципе довольно легко зарегистрировать. Конечно, эта эпоха длится несколько сотен миллиардов лет, но в вечно расширяющейся Вселенной это всего лишь мгновение космического ока.

Если мы предположим, что энергия пустого пространства относительно постоянна, как было бы в случае космологической постоянной, то в гораздо более ранние времена плотность энергии вещества и излучения значительно превосходила бы плотность энергии пустого пространства — просто потому, что при расширении Вселенной плотность вещества и излучения снижается, поскольку растет расстояние между частицами, поэтому в заданном объеме остается меньше объектов. В более ранние времена, скажем 5–10 млрд лет назад, плотность вещества и излучения была гораздо больше, чем сегодня. Поэтому во Вселенной тогда и раньше преобладали вещество и излучение со своим гравитационным притяжением. Расширение Вселенной в те ранние времена замедлялось, а гравитационное воздействие энергии пустого пространства невозможно было бы зарегистрировать.

По тем же соображением в далеком будущем, когда Вселенной исполнится несколько сотен миллиардов лет, плотность вещества и излучения станет еще меньше, и можно подсчитать, что средняя плотность темной энергии будет превосходить плотность всего оставшегося во Вселенной вещества и излучения намного более, чем в тысячу миллиардов раз. К этому времени она будет полностью управлять гравитационной динамикой Вселенной на больших масштабах. Однако в эту позднюю эпоху ускоренное расширение Вселенной станет невозможно пронаблюдать. В этом смысле энергия пустого пространства по самой своей природе обеспечивает определенный, конечный отрезок времени, в который его можно наблюдать, и мы, что примечательно, живем именно в этот космологический момент.

Подробнее читайте:
Краусс, Лоуренс. Всё из ничего: Как возникла Вселенная / Лоуренс Краусс ; Пер. с англ. [Анастасия Бродоцкая и Наталья Лисова, под научной редакцией Игоря Лисова] — М.: Альпина нон-фикшн, 2019. — 283 с.

НАША ВСЕЛЕННАЯ НЕ ОДИНОКА | Наука и жизнь

Земной эксперимент подтвердил гипотезу о природе Большого взрыва. Из нее следует, что вселенных может быть много.

Квазары, служащие центрами галактик. Снимки сделаны телескопом Хаббла.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Фантастическое изображение космической «пены» — конгломерата множества вселенных: наверху — наше сообщество галактик,внизу — примыкающие к нему иные миры.

Спектральный анализ квазаров позволил графически представить облака воды в молодой Вселенной. Этот хаос размещен в кубе (белые линии) со сторонами, равными 30 миллионам световых лет.

Реликтовое излучение (в кружке). Пойманные радиоволны излучения. В овале (внизу) — температурные отклонения при рождении реликтовых лучей. Нормальное излучение — зеленый цвет, красно-оранжевый — флуктуации.

Новый телескоп, находящийся в штате Нью-Мексико. Он предназначен для астрономических измерений.

Новейший ускоритель элементарных частиц в ЦЕРНе, близ Женевы. Физики надеются, что он откроет им двери в мир не известных доселе элементарных частиц.

‹

›

Открыть в полном размере

«Перед нами — безумная теория. Вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной», — высказывая эту парадоксальную мысль, Нильс Бор (1885-1962) — датский физик, один из основателей теории атома — затронул сущность всей науки. И, может быть, это особенно относится к тем современным наукам, которые рассматривают явления, недоступные для чувств человека. Таковы, например, природа атома и элементарных частиц, генетика, астрономия. Здесь мы хотим рассказать об одной «безумной» попытке объяснить, как произошла Вселенная и почему можно считать, что она не одинока в мире.

Всего двадцать лет назад астрономы с помощью телескопов в лучшем случае могли обозревать не более двух процентов объема нашей Вселенной. Так говорит А. Ренцини, сотрудник одной из крупнейших в мире обсерваторий — Европейской Южной. «А сегодня, — продолжает он, — мы в состоянии осматривать девять десятых объема нашей Вселенной. Мы видим почти все, что можно увидеть. И этот прорыв в космические дали есть не что иное, как путешествие в глубь времен».

Телескопы и в самом деле — машины времени. Когда астрономы с помощью орбитального телескопа Хаббла наблюдают галактики, уда- ленные от нас на 12 миллиардов световых лет, они видят ту эпоху, в которой Вселенная была, можно сказать, в младенческом возрасте — всего три миллиарда лет. Это было время, когда галактики только что возникли после Большого взрыва частицы, меньшей, чем атомное ядро.

Ученые убеждены, что период младенчества Вселенной и сам породивший ее взрыв должны были оставить своего рода «эхо». Оно и в самом деле не исчезло. В космосе блуждают электромагнитные колебания, которые и в наши дни пронизывают все пространство. Правда, сейчас они уже не обладают той чудовищной энергией, при которой родилось мироздание.

Для исследования этих колебаний в космос были направлены спутники «Прогресс» (запущен в СССР), оснащенный специальным прибором «Реликт-2», и «Cosmic Backgraund Explorer» (США), сокращенно его называют «Кобе». Спутники установили, что реликтовое первичное излучение — удивительно равномерный поток, пронизывающий космос во всех направлениях. Лишь тысячные доли процента составляют в нем некую неравномерность.

Анализ этого феномена показывает, что Вселенная в свою раннюю фазу должна была расширяться со скоростью, превышающей скорость света. В миллиардные доли секунды она из частицы, меньшей, чем атомное ядро, достигла астрономических размеров. И здесь нет противоречия с теорией относительности, с ее постулатом о предельной скорости света. Эйнштейн утверждал, что скорости не могут выйти за пределы световой, когда тела движутся в пространстве, но в момент взрыва само исчезающе малое пространство также расширялось вместе с продуктами взрыва.

Еще до того, как спутники определили особенности реликтового излучения, многие астрофизики, в их числе доктор физико-математических наук Андрей Дмитриевич Линде, работающий сейчас в США, в Калифорнии, пытались представить себе, что же происходило в то исчезающе малое время, когда возникала Вселенная.

А. Линде, как показали дальнейшие исследования, удалось, пожалуй, глубже других проникнуть в тайну рождения космоса. (Статью А. Линде «Раздувающаяся Вселенная», в которой популяризируется сложная теоретическая конструкция, вобравшая в себя новейшие достижения физики высоких энергий, см. «Наука и жизнь» № 8, 1985 г.)

«Теперь я знаю, как сотворил Бог Вселенную!» — воскликнул Андрей Дмитриевич в 1983 году, когда он нашел ключ к механизму «хаотической инфляции» — так называют теперь это событие. Под инфляцией в данном случае подразумевается расширение с ускорением. На научных конгрессах, когда он в те годы докладывал свои соображения, многие выслушивали его с ироническими улыбками. «Часто я чувствовал себя полным идиотом», — говорит о тех временах А. Линде. И тут невольно вспоминаются слова Нильса Бора о том, как оцениваются новые идеи в науке.

Прошло совсем немного лет, и спутниковые эксперименты показали правильность теории инфляции Вселенной. И вот уже логика рассуждений А. Линде никого не удивляет. В своем развитии она дала ключи к осмыслению того, почему космос так необъятно велик, помогла представить, как из хаотической материи возникли звезды и галактики: здесь тоже причиной стала случайная инфляция.

В самом начале, когда Вселенная была телом, меньшим, чем атомное ядро, там господствовали, согласно А. Линде, те же законы, что существуют в мире элементарных частиц, в котором не бывает покоя. Волнуется энергия, как волны в море. При этом иногда возникают флуктуации — случайные отклонения от средних величин. Неожиданное расширение космоса, считает Андрей Дмитриевич, связано с тем, что флуктуации неимоверно выросли и стали зачатками галактик и звезд.

Такое расширение привело к образованию немыслимо большого космоса, который представляет собой отражение немыслимо маленького первоначального ядра. Самое большое и самое малое повторяют друг друга.

Анализ и осмысление измерений, проведенных спутником «Кобе», подтверждают модель, предложенную А. Линде: в космическом реликтовом излучении (мы его назвали «эхо Большого взрыва») обнаружены тончайшие завихрения. Эти неравномерности — отражение того разделения облаков первичной материи, которое возникло после начала расширения. Завихрения действительно похожи на волны, которые должны были быть в мини-вселенной — во взорвавшемся ядре, породившем нашу большую Вселенную.

Первые образования в космосе получили структуру благодаря «темной материи», которая сама по себе остается пока еще довольно загадочным объектом для астрономии. А уж в какой связи эти невидимые массы, заполняющие, как теперь считают, все пространство космоса, находятся с образованием космических структур — и вовсе загадка.

Однако самые современные исследования подтверждают, что такая бестелесная «темная материя» действительно существует и именно она составляет большую часть Вселенной. Мнения астрономов расходятся: одни считают — на долю «темной материи» приходится 90 процентов, а другие — 95 или даже 99 процентов всей массы космоса.

Галактические спирали и скопления, звезды и планеты, которые сияют на ночном небе, можно сравнить с легкой декорацией, с украшением из крема на темном шоколадном торте. То есть на фоне «темной материи».

То, что «темная материя» определяет структуру формы космических объектов, астрофизики выяснили, проведя многочисленные измерения во Млечном Пути. Звезды, находящиеся на периферии этой галактики, так быстро вращаются вокруг ее центра, что давно должны были под действием центробежных сил разлететься, если бы галактика состояла лишь из той массы, которая светится. Но поскольку «темная материя» — это основной источник сил притяжения, то именно она позволяет сохранить Млечному Пути свою форму. «Темная материя» выступает в роли вещества, цементирующего галактики.

Звездные скопления, отдельные звезды со спутниками, белые карлики, кометы, черные дыры — их суммарная гравитация может быть лишь малой частью той огромной силы, которая скрепляет галактики. Они не могут создать столь могучего тяготения, какое господствует в галактиках. Некоторые астрофизики предполагают, что существует еще особая форма материи — «тяжелый свет». Разрешить загадку должен помочь новый ускоритель, который недавно введен в строй в Швейцарии в ЦЕРНе. Физики возлагают большие надежды на этот ускоритель, считают, что он откроет двери в мир не известных доселе элементарных частиц.

И еще одну загадку задает нам природа: не известная до недавнего времени сила — антигравитация. В чем она проявляется? Астрофизики определяют возраст нашей Вселенной в 15 миллиардов лет. Скорость разлетания галактик во Вселенной так велика, что пока невозможно даже предположить, что они затормозятся и повернут вспять. Напротив, скорость, с которой разлетается наша Вселенная, все время возрастает. И словно где-то есть ускоритель, особо действующий на все удаленные от центра Вселенной объекты. Какая-то причина заставляет космос все быстрее расширяться.

Эту непонятную силу, действующую на невообразимо огромных расстояниях, назвали антигравитацией. О том, что это такое, пока есть только предположения. Одно из них принадлежит немецкому астрофизику Лейбундгуту. Он считает, что в межгалактическом пространстве есть внутренняя энергия, она заполняет вакуум и стремится к расширению занимаемого ею объема. Исследователь из Италии Марио Ливио, который сначала весьма скептически отнесся к такому толкованию, вынужден был в конце концов признать: «Если верить числам, вакуумная сила должна существовать». Последние изыскания показывают, что почти три четверти совокупной энергии космоса принадлежат таинственной силе, связанной с вакуумом, то есть с «ничто».

Интересно, что А. Линде свою гипотезу о происхождении Вселенной тоже связал с этим самым «ничто». В его предположениях оно играет ведущую роль: весь космос возник из «ничто». Наполняющая вакуум энергия при содрогании, встряске, по его мнению, вызвала тот Большой взрыв, от которого пошел мир галактик, звезд и газовых облаков, словом, вся наша Вселенная. Затраты энергии на такую «встряску», судя по расчетам, были не столь уж грандиозны. И поэтому можно полагать, что дело не ограничилось рождением одной Вселенной. Их могло образоваться множество!

Как рассказывает сам А. Линде, вынашивание мысли о множественности вселенных было долгим и мучительным. Ученый впадал в депрессию, перед ним глухой стеной вставали, казалось, неразрешимые противоречия. Потом, порой неожиданно для самого себя, он начинал ясно понимать механизм «хаотической инфляции», которая могла объяснить, как произошел Большой взрыв. Исходным моментом рассуждений А. Линде стала молния из «ничего» — так называемые флуктуации. (Впервые они были обнаружены в ЦЕРНе.) Поскольку вакуум заряжен энергией, в некоторые моменты возникают ее сгустки. Их существование длится ничтожную долю секунды (дробь, в которой единица делится на 1015).

Временами, утверждает автор гипотезы, концентрация и напор в вакууме могут действовать сообща и расширяться. При этом вступает в игру эффект роста снежного кома, начинается космическая инфляция, и ничтожный объем в вакууме мгновенно вырастает до астрономических размеров. А. Линде оценивает температуру, при которой родилась Вселенная, в 10 миллиардов градусов.

Связь энергии с массой показал еще Эйнштейн. Примерно как водяной пар при остывании конденсируется в капли, так и в нашем случае часть начальной энергии из лучевой конденсировалась в элементарные частицы и атомы — вначале водорода и гелия.

Поскольку флуктуации (то есть случайные отклонения от средних величин), с одной стороны, — это начало всех начал, а с другой — отклонения в вакууме должны повторяться. И первоначальный взрыв — не единственный. Каждый раз, когда случайно сталкиваются частицы энергии, возникает новая вселенная. Поэтому их «бесконечно много», уверяет А. Линде. Мы живем в одной из вселенных — в одном из пузырей неимоверно большой космической «пены». Свои идеи ученый многократно проверил математическими расчетами.

Астрономы, астрофизики, математики, посвятившие себя изучению жизни космоса, говорят, что буквально последние месяцы принесли им такое огромное количество новых знаний, что «человечество в целом стало много умнее», а Вселенная оказалась «много загадочнее», чем еще недавно представлялась ученым.

А. Линде говорит, что последние открытия в астрономической науке можно сравнить с коперниковской революцией. Раньше центром мироздания считалась Земля, затем — Солнце, потом — Галактика, Вселенная. Теперь и с этим покончено. Возможно, и опять кто-то из последователей Коперника задумается: может ли быть центр у космической «пены»?

Среди невообразимого количества вселенных могут быть различные, совсем не схожие с нашей. Возможно, там где-то существуют иные виды жизни, а в их природе главенствуют иные законы. Но что касается модели, предложенной А. Линде, то она полностью согласуется с теми законами природы, которые действуют в нашем мире.

Взгляды, высказанные Андреем Дмитриевичем, встретили и критические высказывания, и неподдельный интерес у специалистов. Многие сходятся на том, что все эти гипотезы не поддаются проверке. Но надо думать, что здесь они ошибаются.

Большие надежды А. Линде возлагает на новые спутниковые исследования, они продолжат те, что начаты в восьмидесятые годы, когда было зарегистрировано «первичное излучение».

Старт нового усовершенствованного космического аппарата намечен на 2006 год. Предполагается, что благодаря особо высокой чувствительности он сможет уловить излучение, идущее с границ нашего космоса. А. Линде надеется еще и на то, что удастся поймать лучи, идущие от примыкающего космического пространства, то есть от другой — соседней вселенной.

Будущее, теперь уже недалекое, вероятно, позволит науке окончательно утвердиться в ответе на вопросы: как возникла Вселенная и есть ли у нее сестры? И тогда наступит пора разрешить другой важнейший вопрос: почему она возникла?

В то время, когда номер журнала готовился к печати, из Женевы пришло сообщение, что в ЦЕРНе новый ускоритель элементарных частиц помог решить, казалось бы, неимоверную задачу: на короткое мгновение была получена материя в том виде, в каком она существовала сразу после взрыва. Блестящая победа науки тут несомненна. Этому эксперименту, вероятно, предшествовали подобные опыты, но о них ЦЕРН не сообщал.

Даже из нашей статьи видно, сколько еще нерешенных задач поставила природа перед человеческим разумом. Для продолжения исследований нужны новые технические средства.

Сейчас в ЦЕРНе строится мощнейший ускоритель, и Россия тоже принимает в этом участие. На Ижорском заводе (под Петербургом) прокатываются очень толстые металлические плиты, входящие в конструкцию ускорителя. Их общий вес — 4000 тонн. Ни одному другому заводу в Европе заказ ЦЕРНа не оказался по силам.

ЛИТЕРАТУРА

О проблемах, затронутых в статье, читайте в журнале «Наука и жизнь»:

Гинзбург В., акад. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас, на пороге XXI века, особенно важными и интересными? — №№ 11 и 12, 1999 г.

Ройзен И. Вселенная между мгновением и вечностью. -№№ 11 и 12, 1996 г.

Скулачев Д. Градусник для Вселенной. — № 5, 1994 г.

Скулачев Д. Золотая маска Вселенной. — № 12, 1993 г.

Шишлова А. В лаборатории — десять микросекунд после Большого взрыва. — № 3, 2000 г.

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 был первоначально опубликован как введение к книге New Scientist «Происхождение (почти) всего»

Большой взрыв | Ответы в Бытие

Что такое большой взрыв? Использовал ли Бог Большой взрыв для создания Вселенной? Откройте для себя историю теории большого взрыва и научные проблемы, связанные с большим взрывом.

Большой взрыв — это натуралистическая история о происхождении и развитии Вселенной (например, космология), начинающаяся с «сингулярности», когда вся масса, энергия и пространство содержались в гораздо меньшем объеме, чем сегодняшняя Вселенная. Она пронизана проблемами, подкреплена многочисленными ненаблюдаемыми предположениями и, самое главное, противоречит библейскому учению о творении.

Как возникла наша Вселенная? Произошло ли это исключительно естественным путем? Был ли он создан Богом, и если да, то как он это сделал? Запустил ли Бог тиканье часов, а затем использовал естественные методы, чтобы позволить вселенной созреть в течение миллиардов лет, или же он создал все сверхъестественным образом, завершив небеса и небесные объекты к первым четырем дням недели творения? Эти вопросы занимают центральное место в нашем понимании цели Вселенной и нашего значения в ней.

Содержание

• Использовал ли Бог Большой взрыв для создания Вселенной?
• Как Большой Взрыв стал доминирующей точкой зрения
• Проблема с Большим взрывом: недостающие монополи
• Проблема с Большим взрывом: слишком мало антивещества
• Проблема с Большим взрывом: нет звёзд населения III
• Проблема с Большим взрывом: нет доказательств космической инфляции
• Проблема с Большим взрывом: ось зла и холодное пятно
• Заключение: предположение о большом взрыве не является хорошей наукой

Некоторые христиане согласны с утверждением, что Бог использовал натуралистические процессы, включая Большой взрыв, для создания Вселенной. Они согласились бы со светскими (и в основном атеистическими) астрономами в том, что звезды и планеты образовались в результате медленных естественных процессов в течение миллиардов лет, за одним лишь исключением, что этими процессами руководила рука Бога. К сожалению, такие взгляды отрицают то, что Сам Творец сказал о сотворении вселенной.

Большой взрыв диаметрально противоположен сверхъестественному творению, описанному в Библии. Кроме того, существует много других различий между Большим взрывом и библейским описанием происхождения. Например,

1. Библия говорит нам, что Бог сотворил небо, землю и все, что на них, за шесть дней (Исход 20:11) и отдыхал на седьмой день. Это основа нашей рабочей недели (Исход 20:8). Напротив, модель большого взрыва утверждает, что Вселенная и Земля формировались в течение миллиардов лет.
2. В Книге Бытия говорится, что Бог сотворил звезды на четвертый день — через три дня после сотворения земли. Напротив, модель большого взрыва утверждает, что звезды существовали за миллиарды лет до Земли.
3. Библия говорит нам, что земля была создана из воды (2 Петра 3:5; Бытие 1:2–9; Псалом 24:2), но стандартная светская модель учит, что Земля началась как расплавленная планета, которая остыла в течение миллионов лет, и что океаны образовались в результате ударов астероидов или метеоритов, или в результате распада комет при их входе в земную атмосферу.

Как Большой взрыв стал доминирующей светской моделью космологии?

Модель большого взрыва предсказывала, что Вселенная должна быть заполнена излучением в микроволновой части спектра с температурой всего в несколько градусов Кельвина (К). Это излучение, называемое Космическим Микроволновым Фоном, предположительно исходит через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва. Когда Космический Микроволновый Фон (часто сокращенно CMB или CBR) был открыт в 1964, и теперь это было успешное предсказание Большого взрыва. Другие космологии, такие как модель стационарного состояния, потеряли популярность, и Большой взрыв занял позицию самой популярной из натуралистических космологий. По иронии судьбы, он был стойким противником (и сторонником устойчивого состояния) гипотезы космического яйца, который дал ей название, которое мы используем сегодня. Сэр Фредерик Хойл насмешливо назвал это Большим взрывом, и это название прижилось.

Как оказалось, реликтовое излучение было единственным успешным предсказанием модели большого взрыва, но с ним связано много проблем. Но для каждой возникающей проблемы предлагается новое дополнение к модели, спасающее парадигму. Но нет никаких доказательств ни одного из этих спасательных устройств; и нет реальных эмпирических данных, чтобы опровергнуть следующие проблемы с большим взрывом.

Проблема с Большим взрывом: недостающие монополи

Теория Большого взрыва связана с несколькими научными проблемами. Во-первых, нам не хватает монополей.

«Монополь» — это гипотетическая массивная частица, похожая на магнит, но только с одним полюсом. Таким образом, монополь будет иметь либо «северный» полюс, либо «южный» полюс, но не оба. Физики элементарных частиц утверждают, что высокие температуры Большого взрыва должны были создать магнитные монополи.

Поскольку монополям предсказывается стабильность, они должны были существовать и по сей день. Однако, несмотря на долгие поиски, монополи так и не были найдены. Тот факт, что мы не находим никаких монополей, убедительно свидетельствует о том, что Вселенная никогда не была такой горячей. Это указывает на то, что большого взрыва никогда не было. Но отсутствие монополей не является проблемой для библейского повествования о сотворении мира, потому что Вселенная зародилась не при экстремально высоких температурах.

Вторая научная проблема, связанная с Большим взрывом, заключается в том, что антивещества слишком мало.

Модель большого взрыва предполагает, что материя (газообразный водород и гелий) была создана из энергии при расширении Вселенной. Однако экспериментальная физика говорит нам, что всякий раз, когда материя создается из энергии, такая реакция также производит антиматерию. Антиматерия имеет те же свойства, что и материя, за исключением того, что заряды частиц меняются местами.

Большой взрыв должен был произвести равное количество материи и антиматерии. Таким образом, если бы Большой взрыв был правдой, сегодня во Вселенной должно быть равное количество материи и антиматерии. Но нет. Видимая Вселенная почти полностью состоит из материи и лишь со следами антиматерии.

Третья научная проблема космологии Большого взрыва заключается в том, что не существует звезд «населения III».

Модель большого взрыва сама по себе может объяснить существование только трех самых легких элементов (водорода, гелия и следовых количеств лития). Это оставляет другие природные элементы необъяснимыми. Поскольку условия в модели Большого взрыва не подходят для образования этих более тяжелых элементов, светские астрономы считают, что звезды произвели оставшиеся элементы в результате ядерного синтеза в своих ядрах, которые затем распределяют более тяжелые элементы в космосе, когда они взрываются (становятся сверхновыми).

Таким образом, звезды второго и третьего поколения «загрязнены» небольшими количествами этих более тяжелых элементов. Если бы это было правдой, то первые звезды состояли бы только из трех самых легких элементов (поскольку изначально существовали только они). Некоторые из таких звезд должны существовать и сегодня, поскольку их продолжительность жизни превышает 13,8 миллиарда лет, прошедших с момента Большого взрыва. Такие звезды будут называться звездами «населения III». Удивительно, но звезды населения III нигде не были обнаружены. Все известные звезды содержат по крайней мере следовые количества тяжелых элементов.

Четвертая научная проблема, связанная с Большим взрывом, заключается в отсутствии доказательств космической инфляции.

Согласно модели большого взрыва, Вселенная внезапно возникла 13,8 миллиарда лет назад в очень плотном, горячем состоянии, которое расширилось до той Вселенной, которую мы видим сегодня. Но космологи поняли, что с реликтовым излучением возникли проблемы. Одной из них была проблема горизонта: реликтовое излучение, наблюдаемое с противоположных частей неба, имело абсолютно одинаковую температуру. Но как это могло быть?

Эти позиции друг напротив друга никогда не имели возможности обмениваться теплом, так как же они могли прийти к тепловому равновесию. Физик-теоретик по имени Алан Гут предложил космическую инфляцию для решения проблемы горизонта. Согласно теории космической инфляции, 10 ^-34 секунд после Большого взрыва Вселенная ненадолго и быстро расширилась, или раздулась, до гораздо больших размеров со скоростью, намного превышающей скорость света. Это позволило бы всей Вселенной изначально находиться в тепловом контакте, чтобы она могла прийти в тепловое равновесие, прежде чем будет вырвана из теплового равновесия инфляцией. Единственная проблема с инфляцией? Для этого нет абсолютно никаких доказательств, и попытки «доказательств» были предложены, а затем пошли прахом.

Пятая научная проблема, связанная с Большим взрывом, — это двойная «проблема горячего и холодного» с некоторыми областями реликтового излучения. Ось Зла — это большая область нанесенного на карту реликтового излучения с более высокой, чем ожидалось, температурой (ниже плоскости эклиптики), чем допускал Большой взрыв. Холодное пятно — это меньшая круглая область с более низкой, чем ожидалось, температурой. Оба были впервые обнаружены с помощью WMAP (микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона), запущенного в 2001 году. Вместо того, чтобы бороться с проблемами, ученые объяснили это отсутствием точных данных и надеялись, что они исчезнут.

Но в 2009 году был запущен зонд «Планк», который предоставил самые подробные на сегодняшний день данные о реликтовом излучении. И Ось Зла, и Холодное Пятно все еще присутствовали в данных. Есть две основные проблемы с осью зла. Ось зла простирается на слишком большую территорию, чтобы быть следствием изначальных различий в плотности. Есть много свойств реликтового излучения, которые может объяснить модель Большого взрыва, например, немного более теплые и более холодные направления в пространстве, которые диаметрально противоположны. Однако нет известного эффекта, который мог бы объяснить ось зла. Во-вторых, ось зла совпадает с плоскостью, в которой Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Если реликтовое излучение действительно является космологическим, это не имеет смысла — почему какая-то огромная структура во Вселенной должна выровняться с плоскостью Солнечной системы? Это выравнивание с планом солнечной системы предполагает, что ось зла генерируется локально, а не космически.

Холодное пятно имеет диаметр около 10 градусов и среднюю температуру 70 мкК (0,00007 К). Напротив, флуктуации температуры, связанные с вариациями плотности в ранней Вселенной, распространяются на гораздо меньшие участки неба и обычно отличаются всего на 18 мкК от средней температуры реликтового излучения. Кроме того, некоторые части холодного пятна на 140 мкК холоднее, чем средняя температура реликтового излучения. Мало того, Холодное пятно находится ниже плоскости эклиптики, где температура обычно выше, чем в областях выше плоскости эклиптики. Этот результат озадачивает космологов. Было предложено несколько объяснений холодного пятна. Одно из предположений состоит в том, что это результат сверхпустоты в направлении холодного пятна. Более причудливое предположение состоит в том, что это сигнатура другой вселенной, которая оставила свой отпечаток на нашей вселенной во время космической инфляции, которая гипотетически произошла вскоре после Большого взрыва. Но большинство космологов, похоже, довольствуются игнорированием холодного пятна.

Посмотрите видео на YouTube.

Заключение: предположение о большом взрыве не является хорошей наукой

Приведенные выше примеры — лишь некоторые из многих проблем с моделью большого взрыва. Просто нет веских причин верить в большой взрыв. Это несовместимо с Библией и не является хорошей наукой. Любая научная модель, которая должна постоянно подкрепляться непроверяемыми гипотезами, не поддается фальсификации и, следовательно, не является наукой — фактически это слепая вера.