История Земли за 2 часа | Лучший документальный фильм BBC
Вся история мира от возникновении планеты Земля, появления на ней жизни до возникновения и развития человечества за один документальный фильм продолжительностью в 2 часа.
Если уместить всю историю нашей планеты в 12 часов и расписать по временным промежуткам каждую эпоху в которой постепенно появлялись микроогранизмы, животные, растения, динозавры и наконец человек, то он появился бы в последние две секунды, а эпоха антропоцена, когда человек начал оставлять свои геологические следы в записях истории, началась бы 1/10 секунды назад.
А если уместить всю историю Земли в один год?
Вот видеоролик на эту тему, где, начиная с истории вселенной от Большого взрыва, краткая история Земли, (а это 4,5 миллиарда лет), наглядно умещается в 1 год, за которые успевает сформироваться планета Земля, в марте появляется жизнь, только к концу ноября животные на суше, в начале декабря динозавры и лишь только в самом конце 31 декабря в 23:40 появился человек, а технологический прорыв начался всего лишь за секунду до Нового года.
Авторы фильма рассказывают историю мира от Большого взрыва и до наших дней. Как наша планета готовилась к появлению человека. Как каменный век привел к изобретению паровоза. Как взошли первые семена городов и цивилизаций. Все началось 13,7 миллиардов лет назад с крошечной Вселенной, в которой все было в одном месте. Потом — Большой взрыв. Вся энергия, когда-либо существовавшая, появилась в один миг. Потом образовалась Земля, а на ней сформировались благоприятные для жизни условия. Земля развивалась, а жизнь сражалась за энергию и становилась все более сложной. Наконец, созрели условия для появления нашего вида. Мы управляли камнем и огнем. Когда наступил ледниковый период, мы разбрелись по всему миру. Когда лед расстаял, мы оказались отрезанными друг от друга на материках. Мы научились подчинять своей воле растения и животных. Мы строили города, а потом цивилизации. В наши дни число людей близится к 7 миллиардам. Мы научились эксплуатировать в 50.000 раз больше энергии, чем наши праотцы, которые жили всего 10.000 лет назад. Что бы мы ни делали, кем бы ни являлись, мы всегда будем живыми свидетельствами о прошлом, продолжая при этом творить историю изо дня в день.
Источник
Тайны первого мгновения зарождения нашей Вселенной
Все самые большие загадки в физике, включая темную материю, антивещество и инфляцию, уходят своими корнями в первые мгновения существования Вселенной.
Лишь немногим более столетия назад родилась наука — космология. Из радикальных идей Альберта Эйнштейна и наблюдательных данных о расширении пространства возникла современная космологическая парадигма, известная как Большой взрыв. Впервые в истории люди начали понимать, с чего начиналась их Вселенная.
После десятилетий наблюдений и измерений мы узнали, как наша Вселенная расширялась и развивалась за все время существования, кроме первых моментов своей истории.
Проведённые наблюдения подтвердили предсказания теории Большого взрыва в невероятной и откровенно неожиданной степени. Скорость, с которой наша Вселенная расширилась за последние 13,8 миллиардов лет, согласуется с уравнениями, выведенными из общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна почти сто лет назад, и измерения крупномасштабного распределения галактик и скоплений галактик практически неотличимы от того, что предсказала ОТО.
И что самое впечатляющее, детальная картина изменений температуры, наблюдаемая на космическом микроволновом фоне, стала сокровищницей для космологов, открывая нам все — от количества вещества, присутствующего в нашей Вселенной, до крупномасштабной геометрии самого пространства.
Спустя несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва до наших дней у нас есть широкий спектр наблюдений и измерений, на которые можно положиться, и этот массив данных дал нам уверенность в том, что мы достаточно хорошо понимаем эту часть истории нашей Вселенной.
Но когда мы возвращаемся в самому началу космической истории, наша уверенность начинает падать.
Наблюдения и измерения говорят нам, что скорость расширения и количество вещества и энергии в нашей Вселенной не могли сильно отличаться от тех, которые предсказывали наши расчеты. Тем не менее, отрицать, что важные и неизвестные космологические события могли иметь место в течение этого периода, было бы слишком самонадеянно.
Тайны первых секунд Вселенной
Возвращаясь к самому началу — к первым секундам и долям секунды после Большого взрыва, мы вынуждены признать, что по существу нет прямых наблюдений, на которые можно положиться. Эта эра остается скрытой от нашего взгляда, скрытой за непроницаемыми слоями энергии, расстояния и времени.
Можно сказать, что наше понимание того периода космической истории во многих отношениях лишь чуть больше, чем обоснованное предположение, основанное на умозаключениях и экстраполяции.
Несмотря на все успехи современной космологии, в нашей Вселенной многое остается неизвестным. Самая известная из этих «неизвестностей» — таинственная темная материя.
Астрономы и космологи определили, сколько вещества существует в нашей Вселенной с очень высокой степенью точности, и это намного больше, чем существует в форме атомов. После десятилетий измерений и споров мы знаем, что большая часть материи в нашей Вселенной состоит не из каких-либо известных веществ, а из чего-то еще, что не излучает, не отражает и не поглощает свет.
За последние несколько десятилетий физики были вовлечены в амбициозную экспериментальную программу, цель которой — раскрыть, что это за вещество и как оно образовалось в результате Большого взрыва. Но, несмотря на первоначальный оптимизм, мы остаемся в неведении относительно темной материи и ее природы.
Эксперименты выполнены так, как было задумано, но мы ничего не увидели. Темная материя оказалась гораздо более неуловимой, чем мы когда-то себе представляли, заставляя нас отказаться от многих наших любимых теорий и рассмотреть радикально новые идеи о том, чем может быть темная материя и как она могла сформироваться в первые мгновения после Большого взрыва.
Даже происхождение «обычной» материи таит в себе свои упрямые секреты. Хотя протоны, нейтроны и электроны и атомы, которые они формирую, могут быть легко созданы с помощью хорошо понятных процессов, аналогичные процессы также создают равное количество более экзотических частиц, известных как антивещество.
Всякий раз, когда частицы вещества и антивещества вступают в контакт друг с другом, оба уничтожаются. Так почему же тогда наша Вселенная содержит так много материи и так мало антиматерии? На самом деле, почему это вообще так важно?
Если бы материя и антивещество были созданы в равных количествах в разгар Большого взрыва — как мы и ожидали, исходя из нашего нынешнего понимания физики, — тогда почти все это было бы давно уничтожено, в результате чего наша Вселенная не имела бы атомов. И все же вокруг нас есть атомы и мы видим Вселенную.
Очевидно, что больше материи, чем антивещества, должно было быть создано в первые доли секунды истории нашей Вселенной. Мы не знаем, как и когда это произошло, или какой механизм был ответственным. Но каким-то образом что-то в условиях ранней Вселенной позволило «семенам» атомов — и всей химии, включая жизнь — пережить жар Большого взрыва.
Возвращаясь еще дальше во времени, мы приходим к тому, что является, пожалуй, самой интригующей из наших космических загадок. Чтобы осмыслить нашу Вселенную в том виде, в каком мы ее наблюдаем, космологи были вынуждены сделать вывод, что пространство в самые ранние моменты должно было пройти короткий период сверхбыстрого расширения.
Хотя эта эпоха инфляции длилась чуть дольше, чем одна миллионная часть из одной миллиардной из одной миллиардной миллиардной доли секунды, она полностью изменила нашу Вселенную. Во многих отношениях можно считать конец инфляции истинным началом Вселенной, в которой мы живем.
Несмотря на выявление множества убедительных причин полагать, что инфляция действительно имела место, космологи все еще очень мало знают и понимают эту раннюю, ключевую эру нашей космической истории.
И, наконец, в 1990-х годах космологи приступили к амбициозной программе по измерению более поздней истории расширения нашей Вселенной, позволяющей нам определить геометрию и окончательную судьбу нашего мира. Считалось, что впервые мы сможем узнать, будет ли наша Вселенная продолжать расширяться вечно, или вместо этого, в конце концов, развернется и схлопнется.
Эти измерения в конечном итоге были успешными, но они показали нам то, чего ожидали очень немногие ученые: наша Вселенная не только расширяется, но расширяется с ускоряющейся скоростью.
Чтобы объяснить этот факт, мы были вынуждены сделать вывод, что наша Вселенная содержит огромное количество так называемой темной энергии, заполняющей все пространство и разделяющей ее. Но все наши усилия, направленные на то, чтобы понять это явление оказались тщетны. Мы просто не понимаем, что такое темная энергия или почему она существует в нашей Вселенной.
Каждая из этих головоломок тесно связана с первыми моментами, последовавшими за Большим взрывом.
Точно так же, тот простой факт, что атомы существуют в нашем мире, показывает, что эти самые ранние моменты должны были включать события и взаимодействия, о которых мы до сих пор ничего не знаем. Космическая инфляция также имела место в эти самые ранние времена и могла быть связана с существованием темной энергии.
Все эти величайшие тайны нашей Вселенной прочно связаны с ее первыми моментами.
Как мы раскроем эти тайны?
В настоящее время ученые занимаются созданием телескопов, которые будут по-новому и с большей точностью измерять свет, известный как космический микроволновый фон.
Есть основания полагать, что эти измерения позволят космологам больше узнать об инфляции, например, когда она произошла и какие виды энергии могли ее вызвать. В более отдаленном будущем космические детекторы гравитационных волн предоставят нам новый способ наблюдения ранней Вселенной, потенциально обнаруживая сигналы от инфляции, а также от любых фазовых переходов, которые могли иметь место в первые моменты нашей Вселенной.
Однажды мы можем даже начать обнаруживать и изучать частицы, известные как нейтрино, которые были созданы в результате Большого взрыва.
Ясно, что наши величайшие космические загадки связаны с первыми моментами нашей Вселенной. Как наша Вселенная стала содержать так много материи и так мало антиматерии? Как образовалась темная материя? Кажется, наша Вселенная пережила краткий период сверхбыстрого расширения, но как и почему? И связано ли это с тем, что наша Вселенная теперь снова расширяется с ускоряющейся скоростью?
Сегодня это открытые вопросы. Но сегодняшняя тайна — это завтрашнее открытие. Опираясь на новые данные, наблюдения и идеи, человечество будет стремиться пролить свет на эти сложные вопросы. И с этим светом мы увидим прошлое глубже и яснее, чем когда-либо прежде — ближе к самому началу времени.
Источник
Краткая история Вселенной за 13,7 миллиардов лет или теория Большого взрыва. ЧАСТЬ I
На протяжении веков люди смотрели на звезды и задавались вопросом, как вселенная превратилась в то, чем она является сегодня. Это было предметом религиозных, философских и научных дискуссий. Люди, которые пытались раскрыть тайны развития Вселенной, включают таких известных ученых, как Альберт Эйнштейн, Эдвин Хаббл и Стивен Хокинг. Одной из самых известных и общепринятых моделей развития Вселенной является теория большого взрыва.
Хотя теория Большого взрыва известна, она также широко недопонимается. Распространенное ошибочное представление о теории состоит в том, что она описывает происхождение Вселенной. Это не совсем так. Большой взрыв — это попытка объяснить, как вселенная развилась из очень крошечного, плотного состояния в то, чем она является сегодня. Она не пытается объяснить, что инициировало создание Вселенной, или то, что было до Большого взрыва или даже то, что лежит вне Вселенной.
Другое заблуждение в том, что большой взрыв был действительно взрывом. Это тоже неточно. Большой взрыв описывает расширение Вселенной. Хотя некоторые версии теории относятся к невероятно быстрому расширению (возможно, быстрее скорости света), но это все равно не взрыв в классическом смысле.
Понимание теории Большого взрыва – важная задача. Она включает понятия, которые противоречат тому, как мы воспринимаем мир. Самые ранние этапы Большого взрыва сосредоточены на моменте, когда все отдельные силы во Вселенной были частью единой силы. Законы науки начинают нарушать все, что нам известно. В конце концов, мы не можем делать какие-либо научные теории о том, что происходит, потому что сама наука здесь не применяется.
Теория большого взрыва описывает развитие Вселенной с момента, когда она появилась до сегодняшнего дня. Это одна из нескольких научных моделей, которая пытается объяснить, почему вселенная является такой, какой она есть. Теория делает несколько предсказаний, многие из которых были подтверждены данными наблюдений. В результате, это самая популярная и принятая теория развития нашей вселенной.
Самое важное понятие, которое нужно понять, когда речь идет о Большом взрыве, — это расширение. Многие люди думают, что большой взрыв — это момент, когда все материя и энергия во Вселенной были сосредоточены в крошечной точке. Затем эта точка взорвалась, раскидав все вещество в космос, и вселенная родилась. Фактически, большой взрыв объясняет расширение самого пространства, что, в свою очередь, означает, что все, что содержится в пространстве, распространяется отдельно от всего остального.
Сегодня, когда мы смотрим на ночное небо, мы видим галактики, отделенные тем, что кажется огромным пустым пространством. В самые ранние моменты Большого взрыва все вещество, энергия и пространство, которые мы можем наблюдать, были сжаты до области нулевого объема и бесконечной плотности. Космологи называют это сингулярностью.
Какова была вселенная, в начале Большого взрыва? Согласно теории, она был чрезвычайно плотной и жаркой. Во вселенной в эти первые несколько мгновений было много энергии. Но вселенная быстро расширялась, а это означает, что она стала менее плотной и остывшей. По мере того как она расширялась, материя начала формироваться, и излучение начало терять энергию. Всего за несколько секунд вселенная сформировалась из сингулярности, которая простиралась в пространстве.
Одним из результатов Большого взрыва стало формирование четырех основных сил во Вселенной. Этими силами являются: электромагнетизм, сильное ядерное и слабое ядерное взаимодействие, гравитация.
В начале Большого Взрыва эти взаимодействия были частью единой силы. Только вскоре после того, как начался большой взрыв, силы разделились на то, чем они являются сегодня. Как эти силы когда-то были частью единого целого, это загадка для ученых. Многие физики и космологи все еще работают над созданием Великой единой теории, которая объясняет, как четыре силы были объединены и как они соотносятся друг с другом.
ОТКУДА ПОЯВИЛАСЬ ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА
Теория большого взрыва — результат двух разных подходов к изучению Вселенной: астрономии и космологии. Астрономы используют инструменты для наблюдения за звездами и другими небесными телами. Космологи изучают астрофизические свойства Вселенной.
В 1800-х годах астрономы начали экспериментировать с инструментами, называемыми спектроскопами. Спектроскоп — это устройство, которое делит свет на спектр его составляющих длин волн. Спектроскопы показали, что свет из определенного материала, такого как светящаяся трубка водорода, всегда производит одинаковое распределение длин волн, уникальных для этого материала. Стало ясно, что, глядя на распределение длины волны от спектрографа, вы можете выяснить, какие элементы были в источнике света.
Между тем австрийский физик Кристиан Доплер обнаружил, что частота звуковой волны зависит от относительного положения источника звука. Когда к вам подходит шумный объект, звуковые волны изменяют частоту, и поэтому вы воспринимаете звук как другой. Когда объект уходит от вас, звуковые волны растягиваются, и высота звука падает. Это называется эффектом Доплера.
Рассматривая свет как электромагнитную волну, астрономы обнаружили, что у некоторых звезд больше света попадает в красную сторону спектра, чем они ожидали. Они предположили, что это означает, что звезды движутся от Земли. Когда звезды уходят, длины волн от света, который они излучают, растягиваются. Они смещаются в красный конец спектра, потому что эта часть имеет более длинные волны. Космологи называют это явление красным смещением. Красное смещение звезды — это показатель того, как быстро она уходит от Земли. Чем дальше к красному концу спектра свет сдвигается, тем быстрее звезда убегает.
В 1920-х годах астроном по имени Эдвин Хаббл заметил что-то интересное. Скорость звезды оказалась пропорциональной ее расстоянию до Земли. Другими словами, чем дальше от Земли была звезда, тем быстрее она, казалось, убегала от нас. Хаббл предположил, что это означает, что вселенная расширяется.
Открытие Хаббла привело к длительным дебатам, которые все еще бушуют сегодня: какова именно связь между скоростью отдаленного небесного тела и его расстоянием от наблюдателя? Космологи называют это отношение постоянной Хаббла. Хаббл предположил, что оно составляет 464 километра в секунду на мегапарсек. Мегапарсек — это единица расстояния, равная более чем 3.08 x 10 в 22 степени метров.
Оказывается, Хаббл переоценил это число. Это потому, что во времена Хаббла астрономические инструменты были недостаточно чувствительны, чтобы точно измерять расстояние между Землей и небесными телами. По мере совершенствования инструментов ученые уточнили константу Хаббла, но вспыхнула дискуссия о фактической ценности постоянной Хаббла.
Хаббл предположил, что вселенная расширяется с течением времени. Это означало, что миллиарды лет назад вселенная была бы намного меньше и плотнее. Если вы вернетесь достаточно далеко, вселенная рухнет в область с бесконечной плотностью, содержащую всю материю, энергию, пространство и время Вселенной. В некотором смысле, теория Большого взрыва появилась в результате обратной инженерии.
У некоторых людей была настоящая проблема с этой теорией. Среди них был известный физик Альберт Эйнштейн. Эйнштейн согласился с убеждением, что Вселенная была статичной. Статическая вселенная не изменяется. Она всегда была и всегда будет одинаковой. Эйнштейн надеялся, что его работа по общей теории относительности даст ему более глубокое понимание структуры Вселенной.
По завершении своей теории Эйнштейн с удивлением обнаружил, что, согласно его расчетам, вселенная должна расширяться или сокращаться. Поскольку это противоречило его убеждениям в то, что Вселенная была статичной, он искал этому возможные объяснения. Он предложил космологическую константу — число, которое, будучи включенным в его общую теорию относительности, объясняло бы очевидную необходимость расширения Вселенной или сокращения ее.
Когда он столкнулся с выводами Хаббла, Эйнштейн признал, что ошибся. Кажется, что вселенная расширялась, и собственная теория Эйнштейна подтвердила этот вывод. Теория и наблюдения привели к нескольким предсказаниям, многие из которых с тех пор наблюдались.
Одно из этих предсказаний состоит в том, что Вселенная является однородной и изотропной. По сути, это означает, что Вселенная выглядит одинаково независимо от перспективы наблюдателя. На локализованном уровне это предсказание кажется ложным. В конце концов, не каждая звезда имеет солнечную систему таких планет, как наша. Не каждая галактика выглядит одинаково. Но на макроскопическом уровне, охватывающем миллионы световых лет, распределение материи во Вселенной статистически однородно. Это означает, что даже если бы вы были во вселенной, ваши наблюдения за строением вселенной выглядели бы так же, как и здесь, на Земле.
Другое предсказание заключалось в том, что вселенная была бы очень жаркой на самых ранних этапах Большого взрыва. Излучение этого периода было бы феноменально большим, и должны были быть некоторые свидетельства того, что это излучение осталось. Поскольку Вселенная должна быть однородной и изотропной, доказательства должны быть равномерно распределены по всей вселенной. Ученые обнаружили доказательства этого излучения еще в 1940-х годах, хотя в то время они не знали, что это такое. Только в 1960-х годах, когда две отдельные группы ученых обнаружили то, что мы теперь называем космическим микроволновым фоновым излучения. Это остатки интенсивной энергии, испускаемой изначальным огненным шаром в Большом Взрыве. Когда-то было очень жарко, но теперь вселенная охладилась до холодного 2,725 Кельвина (или -270,4 градуса по Цельсию).
Из-за ограничений законов науки мы не можем догадываться о том, как возникла Вселенная. Вместо этого мы можем посмотреть на период, следующий за созданием Вселенной. Прямо сейчас, самый ранний момент, о котором говорят ученые, происходит при t = 1 x 10 в -43 степени секунд («t» означает время после создания Вселенной). Другими словами, возьмите число 1,0 и переместите запятую влево 43 раза.
В самые ранние моменты Большого взрыва вселенная была настолько мала, что классическую физику к ней не применить. Вместо этого большую роль играет квантовая физика. Квантовая физика рассматривает физику в субатомном масштабе. Мне кажется, что большая часть поведения частиц в квантовом масштабе кажется нам странной, потому что частицы, похоже, бросают вызов нашему пониманию классической физики. Ученые надеются обнаружить связь между квантовой и классической физикой, которая даст нам гораздо больше информации о том, как работает Вселенная.
При t = 1 × 10 в -43 степени секунд Вселенная была невероятно маленькой, плотной и горячей. Эта однородная Вселенной охватывала область только в 1 x 10 в -33 степени сантиметров. Сегодня тот же самый участок пространства охватывает миллиарды световых лет. На этом этапе теоретики большого взрыва полагают, что материя и энергия неразделимы. Четыре первичные силы Вселенной были также одной объединенной силой. Температура этой вселенной составляла 1 x 10 в 32 степени Кельвин (или 1 x 10 в 32 степени градусов по Цельсию). По мере того как крошечные доли секунды проходили, вселенная быстро расширялась. Космологи ссылаются на расширение вселенной как на инфляцию. Вселенная удваивалась по размеру несколько раз менее чем за секунду.
Когда Вселенная расширилась, она остыла. Приблизительно t = 1 × 10 в -35 степени секунд, материя и энергия разделились. Космологи называют это этапом образования барионной материей (бариогенез) — это тот вид материи, который мы можем наблюдать. Напротив, мы не можем наблюдать темную материю, но мы знаем, что она существует по тому, как она влияет на энергию и другую материю. Во время бариогенеза вселенная заполнялась почти равным количеством вещества и антиматерии. Было больше материи, чем антиматерии, поэтому, когда большинство частиц и античастиц уничтожили друг друга, некоторые частицы выжили. Эти частицы позже объединились, чтобы сформировать все материю во Вселенной.
Следующий за этим квантовым возрастом шел период космической космологии. Этот период начинается с t = 1 x 10 в -11 степени секунд. Это этап, который ученые могут воссоздать в лабораторных условиях с ускорителями частиц. Это означает, что у нас есть некоторые экспериментальные данные о том, какой вселенная должна была быть в это время. Единая сила разбилась на составляющие. Силы электромагнетизма и слабая ядерная сила отделились. Фотоны превосходили численность материи, но вселенная была слишком плотной, чтобы свет сиял внутри нее.
Затем наступил период стандартной космологии, который начинается через 0,01 секунды после начала Большого Взрыва. С этого момента ученые считают, что они хорошо справляются с тем, как эволюционировала Вселенная — продолжала расширяться и охлаждаться, и субатомные частицы, образовавшиеся во время бариогенеза, начали связываться. Они образовали нейтроны и протоны. К тому времени, когда прошла полная секунда, эти частицы могли образовывать ядра легких элементов, таких как водород (в виде его изотопа, дейтерия), гелия и лития. Этот процесс известен как нуклеосинтез. Но вселенная была слишком плотной и горячей для электронов, чтобы присоединиться к этим ядрам и сформировать устойчивые атомы.
Многое произошло в эту первую секунду Большого взрыва. Но это только начало истории.
Источник