Как образовалась Вселенная
Что же такое Вселенная? Если емко, то это сумма всего существующего. Это все время, пространство, материя и энергия, образовавшиеся и расширяющиеся вот уже 13.8 миллиардов лет. Никто не может точно сказать, насколько обширны просторы нашего мира и пока нет точных предсказаний финала.
Определение Вселенной
Само слово «Вселенная» происходит от латинского «universum». Впервые его использовал Цицерон, а уже после него оно стало общепринятым у римских авторов. Понятие обозначало мир и космос. На тот момент люди в этих словах видели Землю, все известные живые существа, Луну, Солнце, планеты (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) и звезды.
Иногда вместо «Вселенная» используют «космос», которое с греческого переводится как «мир». Кроме того, среди терминов фигурировали «природа» и «все».
В современном понятии вмещают все, что существует во Вселенной – наша система, Млечный Путь и прочие структуры. Также сюда входят все виды энергии, пространство-время и физические законы.
Одним из основных вопросов, которые не выходят из сознания человека, всегда был и является вопрос: «как появилась Вселенная?». Конечно же, однозначного ответа на данный вопрос нет, и вряд ли будет получен в скором времени, однако наука работает в этом направлении и формирует некую теоретическую модель зарождения нашей Вселенной.
Теории происхождения Вселенной
Креационизм: все создал Господь Бог
Среди всех теорий о происхождении Вселенной эта появилась самой первой. Очень хорошая и удобная версия, которая, пожалуй, будет иметь актуальность всегда. Кстати, многие ученые физики, несмотря на то что наука и религия часто представляются понятиями противоположными, верили в Бога.
Например, Альберт Эйнштейн говорил:
«Каждый серьезный естествоиспытатель должен быть каким-то образом человеком религиозным. Иначе он не способен себе представить, что те невероятно тонкие взаимозависимости, которые он наблюдает, выдуманы не им.»
Теория Большого Взрыва (модель горячей Вселенной)
Пожалуй, самая распространенная и наиболее признанная модель происхождения нашей Вселенной. Отвечает на вопрос — каким образом образовались химические элементы и почему распространённость их именно такая, какая сейчас наблюдается.
Согласно этой теории, около 14 миллиардов назад, пространства и времени не было, а вся масса вселенной была сосредоточена в крохотной точке с невероятной плотностью – в сингулярности. Однажды из-за возникшей в ней неоднородности, произошел так называемый Большой Взрыв. И с тех пор Вселенная постоянно расширяется и остывает.
Теория Большого взрыв
Первые 10 -43 секунды после Большого Взрыва называют этапом квантового хаоса. Природа мироздания на этом этапе существования не поддается описанию в рамках известной нам физики. Происходит распад непрерывного единого пространства-времени на кванты.
Спустя 10 000 лет энергия вещества постепенно превосходит энергию излучения и происходит их разделения. Вещество начинает доминировать над излучением, возникает реликтовый фон.
Теория Большого Взрыва тверже встала на ноги после открытия космологического красного смещения и реликтового излучения. Два этих явления — самые весомые доводы в пользу правильности теории.
Также разделение вещества с излучением значительно усилило изначальные неоднородности в распределении вещества, в результате чего начали образовываться галактики и сверхгалактики. Законны Вселенной пришли к тому виду, в котором мы наблюдаем их сегодня.
Модель расширяющейся Вселенной
Сейчас доподлинно известно, что Галактики и иные космические объекты удаляются друг от друга, а значит, Вселенная расширяется.
Модель расширяющейся Вселенной описывает сам факт расширения. В общем случае не рассматривается, когда и почему Вселенная начала расширяться. В основе большинства моделей лежит общая теория относительности и её геометрический взгляд на природу гравитации.
Красное смещение – это наблюдаемое для далеких источников понижение частот излучения, которое объясняется отдалением источников (галактик, квазаров) друг от друга. Данный факт свидетельствует о том, что Вселенная расширяется.
Реликтовое излучение – это как бы отголоски большого взрыва. Ранее Вселенная представляла собой горячую плазму, которая постепенно остывала. Еще с тех далеких времен во Вселенной остались так называемые блуждающие фотоны, которые образуют фоновое космическое излучение. Ранее при более высоких температурах Вселенной данное излучение было гораздо мощнее. Сейчас же его спектр соответствует спектру излучения абсолютно твердого тела с температурой всего 2,7 Кельвин.
Теория эволюции крупномасштабных структур
Как показывают данные по реликтовому фону, в момент отделения излучения от вещества Вселенная была фактически однородна, флуктуации вещества были крайне малыми, и это представляет собой значительную проблему.
Вторая проблема — ячеистая структура сверхскоплений галактик и одновременно сфероподобная — у скоплений меньших размеров. Любая теория, пытающаяся объяснить происхождение крупномасштабной структуры Вселенной, в обязательном порядке должна решить эти две проблемы.
Современная теория формирования крупномасштабной структуры, как впрочем и отдельных галактик, носит названия «иерархическая теория».
Суть — вначале галактики были небольшие по размеру (примерно как Магеллановы облака ), но со временем они сливаются, образуя всё большие галактики.
В последнее время верность теории поставлена под вопрос.
Теория струн
Эта гипотеза в некоторой степени опровергает Большой взрыв в качестве начального момента возникновения элементов открытого космоса.
Согласно теории струн, Вселенная существовала всегда. Гипотеза описывает взаимодействие и структуру материи, где существует определенный набор частиц, которые делятся на кварки, бозоны и лептоны. Говоря простым языком, эти элементы являются основой мироздания, поскольку их размер настолько мал, что деление на другие составляющие стало невозможным.
Отличительной чертой теории о том, как образовалась Вселенная, становится утверждение о вышеупомянутых частицах, которые представляют собой ультрамикроскопические струны, которые постоянно колеблются. Поодиночке они не имеют материальной формы, являясь энергией, которая в совокупности создает все физические элементы космоса.
Примером в данной ситуации послужит огонь: глядя на него, он кажется материей, однако он неосязаем.
Хаотическая теория инфляции — теория Андрея Линде
Согласно данной теории существует некоторое скалярное поле, которое неоднородно во всем своем объеме. То есть в различных областях вселенной скалярное поле имеет разное значение. Тогда в областях, где поле слабое – ничего не происходит, в то время как области с сильных полем начинают расширяться (инфляция) за счет его энергии, образуя при этом новые вселенные.
Такой сценарий подразумевает существование множества миров, возникших неодновременно и имеющих свой набор элементарных частиц, а, следовательно, и законов природы.
Теория Ли Смолина
Эта теория достаточно известна и предполагает, что Большой Взрыв не является началом существования Вселенной, а – лишь фазовым переходом между двумя ее состояниями. Так как до Большого Взрыва Вселенная существовала в форме космологической сингулярности, близкой по своей природе к сингулярности черной дыры, Смолин предполагает, что Вселенная могла возникнуть из черной дыры.
Эволюция Вселенной
Как происходил процесс развития и эволюции Вселенной? В течение следующих миллиардов лет гравитация заставила более плотные области притягиваться. В этом процессе формировались газовые облака, звезды, галактические структуры и прочие небесные объекты.
Этот период именуют Структурной Эпохой, так как именно в этот временной отрезок зарождалась современная Вселенная. Видимое вещество распределялось на различные формирования (звезды в галактики, а те в скопления и сверхскопления).
Что было до появления Вселенной
Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся Вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва, один из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился Большой взрыв?
Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный как и один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пытались понять природу до сотворения Вселенной. Они пришли к выводу , что просто не было никакого «до».
В настоящее время человеком выдвигаются различные теории.
Теория Мультивселенной
Что если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва.
Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.
Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать»(!)
В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве Мультивселенных.
Теория белых и черных дыр
Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.
Большой скачок
Другие ученые считают, что в основе формирования сингулярности лежит цикл под названием «большой скачок», в результате которого расширяющаяся вселенная в итоге коллапсирует сама в себя, порождая другую сингулярность, которая, опять же, порождает другой большой взрыв.
Этот процесс будет вечным, и все сингулярности и все схлопывания не будут представлять собой ничего другого, кроме как переход в другую фазу существования Вселенной.
Теория циклической Вселенной
Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.
Что было до Большого взрыва? Вопрос остается открытым. Может быть, ничего. Может, другая Вселенная или другая версия нашей. Может, океан Вселенных, в каждой из которых — свой набор законов и констант, диктующих природу физической реальности.
Проблемы современных моделей рождения и эволюции Вселенной
Многие теории, касающиеся Вселенной в последнее время сталкиваются с проблемами, как теоретического, так и, что более важно, наблюдательного характера:
- Вопрос о форме Вселенной является важным открытым вопросом космологии. Говоря математическим языком, перед нами стоит проблема поиска трёхмерного пространственного сечения Вселенной, то есть такой фигуры, которая наилучшим образом представляет пространственный аспект Вселенной.
- Неизвестно, является ли Вселенная глобально пространственно плоской, то есть применимы ли законы Евклидовой геометрии на самых больших масштабах.
- Также неизвестно, является ли Вселенная односвязной или многосвязной. Согласно стандартной модели расширения, Вселенная не имеет пространственных границ, но может быть пространственно конечна.
- Существуют предположения, что Вселенная изначально родилась вращающейся. Классическим представлением о зарождении является идея об изотропности Большого взрыва, то есть о распространении энергии одинаково во все стороны. Однако появилась и получила некоторое подтверждение конкурирующая гипотеза о наличии изначального момента вращения Вселенной.
Видео
Источник
7 документальных сериалов о космосе 📽️
В этом году первому полету человека в космос исполняется 60 лет. В честь этого MyShows запускает серию подборок сериалов о космосе.
Ранее вышли статьи:
Тему для этой подборки предложил Bart182 — спасибо!
Космос / Cosmos
Документальный | 4.67 из 5 на MyShows | 1 день 4 часа 40 минут
В 1980 году вышел мини-сериал «Космос: Персональное путешествие», в котором астроном и популяризатор науки Карл Саган рассказывал об устройстве вселенной, происхождении жизни в ней, путешествиях во времени, положении человечества в мире и его влиянии на него. Второй сезон, «Космос: Пространство и время», вышел только в 2014 году, его ведущим стал астрофизик Нил Деграсс Тайсон, который когда-то вдохновился на изучение астрофизики именно Карлом Саганом. В 2020-м вышел третий сезона проекта — «Космос: Возможные миры».
«Потрясающий сериал, очень познавательный и наглядный, а также вызывающий мозговзрывание. Прекрасный Нил, излучающий в космических масштабах чистое добро. А музыка Алана Сильвестри под конец таки довела до слёз», — DrumpaChumpa.
«Вот такие документалки надо детям показывать и желательно в школе всех возрастов. Потому что надо закладывать любовь к науке и к природе с детства. Мне ещё очень нравится с каким уважением и любовью они отнеслись к Карлу Сагану», — NataliaVeco.
«Однозначно MUST SEE. Нравится всё: контент, подача, графика. Мотивирует познавать окружающий мир», — jimbo.
Как устроена Вселенная / How the Universe Works
Фантастика, исторический | 4.5 из 5 на MyShows | 4 дня 22 часа 42 минуты
Цикл научно-популярных телепередач для тех, кто когда-либо смотрел в ночное небо и задавался вопросом: когда и откуда все это появилось? Проект рассказывает об устройстве вселенной, о том, как она возникла, и обо всем, что в ней находится — о галактиках, звездах, планетах, черных дырах и многом другом. Рассказчиками выступают Майк Роу и Эрик Деллумс.
«Как для саморазвития — интересно. Очень интересно. Подача информации не муторная, а очень занимательная, причем для всех поколений: как и для взрослых, так и для подростков», — karma-police.
«Как устроена вселенная» — самая любимая из ныне вышедших познавательных и научных программ, очень часто на досуге могу включить и с удовольствием просмотреть», — H0wL1nG.
«Красивая подача, но на эту же тему есть более занимательные видео. Тут уклон идет на зрителя с минимальными знаниями по теме. Если ранее не смотрел на подобную тематику, то такое видео будет отличным погружением в тему», — adrenalinkin.
Горизонт / Horizon
Научный | 4.03 из 5 на MyShows | 1 месяц 11 дней 21 час 1 минуту
Британский документальный сериал, выходящий с 1964 года. Цель проекта, по заявлению его создателей, — предоставить величайшим ученым и философам мира платформу, на которой они смогут поделиться своими любопытными наблюдениями и размышлениями. Почему Земля устроена именно так, есть ли жизнь на Марсе, существует ли глобальное потепление, что такое время, возможно ли бессмертие — эти и многие другие вопросы рассматривались в сериале.
Почти у всех эпизодов, выходивших с 1960-х по 1980-е, не было сценариста — создатели просто интервьюировали спикера. С 1990-х формат «Горизонта» стал более повествовательным.
Открытый космос
Исторический | 4.44 из 5 на MyShows | 3 часа 28 минут
Документальный проект о самых любопытных и напряженных моментах в истории космонавтики. В цикле рассказывается о том, как покорялся космос, какие трудности возникали в процессе и как их преодолевали, в каком состоянии находились комические программы на момент выхода проекта (2011 год) и что ждет их в будущем, а также вспоминаются забытые имена и развенчиваются многие мифы.
«Шикарный сериал, у меня было впечатление, что это я сама в космическом аппарате жду старта или выхожу в открытый космос, или пытаюсь состыковать корабли… Жаль, что пережить и почувствовать это всё на самом деле не удастся, но, надеюсь, за время нашей жизни успеем стать свидетелями ещё более великих, значимых и интересных открытий и изобретений.
Мало рассказали о работе МКС всё же, об исследованиях, внутреннем устройстве и прочем. Но об этом, наверное, можно снять отдельный сериал. Тем не менее последние 3 серии просто великолепны, смотрела, затаив дыхание», — nens8_8y.
Планеты / The Planets
Документальный | 4.6 из 5 на MyShows | 6 часов 20 минут
Проект рассказывает о восьми планетах Солнечной системы, каждая из которых — свой отдельный мир. Как они появились, как и из-за чего менялись с течением времени, как ученые их исследовали и какая судьба ждет Солнечную систему в будущем — в течение пяти эпизодов профессор Брайан Кокс ответит на эти и многие другие вопросы.
«Сериал с самыми мощными флешбеками (миллиарды лет назад) :)», — polythene.
«Брайан Кокс так рассказывает про Марс, что начинаешь ему сочувствовать) И такая красивая песня на открывающих титрах», — pmg.
Во Вселенную со Стивеном Хокингом / Into the Universe with Stephen Hawking
Научный, образовательный | 4.47 из 5 на MyShows | 3 часа 26 минут
Британский физик, профессор Стивен Хокинг рассказывает о самых интригующих загадках Вселенной. Всего в шоу три эпизода: первый — об инопланетянах и вероятности их существования, второй — о путешествиях во времени и о том, возможно ли это, а в последнем, который называется «История всего», рассказывается об истории Вселенной, от ее возникновения до гибели в далеком будущем.
«Невероятно, насколько велик и загадочен космос, дух захватывает! Побольше бы таких фильмов», — Yana_Andrusenko.
«Пришельцы, путешествия во времени, создание вселенной и ее края. Последняя серия меня очень захватила, перевернув мнение о сериале с середнячка до очень годного сюжета. Хокинг общается с вами с юмором, он развлекается c наукой, фантазирует, даже музыка игривая, веселая — очень понравилась», — platina_vi.
«Теперь понятно, чем вдохновлялся Нолан перед Интерстелларом)», — id98447959.
Сквозь пространство и время с Морганом Фрименом / Through the Wormhole
Фантастика | 4.28 из 5 на MyShows | 1 день 23 часа 4 минуты
Шоу пытается найти ответы на вопросы, которые озадачивали человечество на протяжении всего существования: что было до того, как появился мир? Существует ли бог? Одни ли мы во вселенной? Раньше над этими вопросами размышляли величайшие философы, но теперь наука эволюционировала и ответы на главные загадки нашего существования ищут уже физики и биологи. В этом проекте, рассказчиком в котором выступает Морган Фримен, лучшие специалисты в астрофизике, астробиологии, квантовой механике, теории струн и многом другом, попробуют раскрыть самые интересные тайны вселенной.
Источник