Все сценарии происхождения вселенной

Все сценарии происхождения вселенной

КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ СЦЕНАРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ (читаем далее)

Вопрос о происхождении и возрасте Земли, Луны, Солнца, планет, звезд и их скоплений, и всей Вселенной в целом весьма существенен для выработки человеком своего мировоззрения. Мы рассмотрим некоторые возможные ответы, дававшиеся наукой прошлого и наукой современной (которая по отношению к будущему очень скоро также станет устаревшей), и сравним их с Библейским учением о Творении,неизменно сохраняемым в течение тысячелетий. Сразу же отметим, что создатели науки Нового времени, начиная с Коперника и Галилея, полностью принимали откровение книги Бытия о шестидневном сотворении мира [1] , а Паскаль свои научные исследования понимал как обнаружение Божественного плана в книге природы. Исаак Ньютон был, видимо, первым, кто несколько отодвинул творение от Творца, ограничив Его роль установлением законов природы и заданием «правильных» начальных условий, обеспечивших дальнейшее развитие Вселенной под действием сил гравитации и других чисто физических процессов (такая позиция получила потом наименование деизма). Применительно к Солнечной системе первая гипотеза о ее происхождении (из некоего первичного вращающегося газо-пылевого облака, сжавшегося под действием сил взаимного притяжения своих частей) была выдвинута классиком немецкой философии Иммануилом Кантом в середине XVIII века. Математической разработкой этой концепции много занимался Лаплас, который на вопрос Наполеона, почему в его книге по небесной механике не упоминается имя Бога, гордо ответил: «Сир, я не нуждался в этой гипотезе». Несмотря на такую уверенность в безошибочности, скоро выяснилось, что гипотеза Канта-Лапласа не в состоянии вразумительно объяснить многие существенные особенности вращательного движения Солнца и планет. Все видели, как фигурист, прижимая к себе руки, приводит себя в быстрое вращение, тогда как вращательный момент Солнца в 50 раз меньше, чем у планет, хотя масса Солнца в 50 раз больше суммарной их массы. Напомним, что полный оборот вокруг оси Солнце совершает за 27 дней. Данное важное обстоятельство заставило материалистов искать какие-то другие объяснения. Советский академик О.Ю. Шмидт предположил, что формирование Солнечной системы происходило с участием еще одного гипотетического массивного тела (другой звезды?), пронизавшего «первичное облако» и затем далеко улетевшего. Хотя массу и скорость этого загадочного тела можно было задавать по своему усмотрению, долгие вычисления (а сейчас их можно очень быстро производить на компьютерах) не дали результатов, удовлетворительно согласующихся с реально наблюдаемой картиной. Уже в 1980-х была предпринята попытка (Э.М. Дробышевский, Р. Ларсон) создать модель развития Солнечной системы, исходя из идеи некоего первичного бублика, в силу неустойчивости распавшегося на ряд сгустков, в процессе своего формирования обменивавшихся веществом и моментом импульса. «Количественные оценки остаются, правда, не слишком определенными, и потребуется еще, по-видимому, немало усилий, прежде чем проблему вращательного момента Солнечной системы можно будет считать решенной» [3,190] . Это признание современных космологов-эволюционистов позволяет однозначно констатировать, что в настоящий момент никакой научно обоснованной теории возникновения нашей планетной системы не существует.

Не вполне разобравшись с близкими небесными телами, астрофизики устремили свои взоры на далекие звезды (до ближайшей из них чуть меньше 4 световых лет, т.е. 38 триллионов км) и к еще более далеким туманностям-галактикам (расстояние до Магеллановых облаков составляет, по косвенным измерениям, около 500 тысяч световых лет, т.е. 5 секстиллионов километров). И если ближайшие звезды (в радиусе 100 световых лет) еще можно детально исследовать, то объекты, удаленные на десятки и сотни миллионов световых лет, изучаются лишь в самых общих чертах: светимость в разных диапазонах, усредненные спектральные характеристики. В конце 1920-х было обнаружено явление «красного смещения» состоящее в том, что спектральные линии более удаленных галактик смещаются в сторону более длинных волн, что для видимого диапазона выражается в «покраснении» приходящего света. В качестве объяснения этого факта было предложен эффект Допплера изменения частоты колебаний от движущихся источников. Это явление хорошо известно на примере звуковых волн, приходящих от приближающейся к платформе электрички (повышение тона, свистящий звук) и затем, когда электричка пронесется мимо платформы с наблюдателем, резкого понижения тона (гудящий звук) от удаляющегося источника (понятно, что параметры свистка при проезде мимо платформы, естественно, не меняются). При таком объяснении, которое сейчас объявлено «единственно верным», покраснение спектра приписывается удалению галактик от земного наблюдателя, причем скорости этого удаления достигают половины и более современного значения скорости света, измеренного на Земле и в ее окрестности. Другие способы интерпретации наблюдательных данных (потеря энергии фотонами при прохождении огромных пространств, наполненных гравитационными и другими полями, возможным изменением скорости света с течением времени и в далеких областях Вселенной) в настоящее время считаются ошибочными или мало научными, хотя их высказывали Пуанкаре, Эйнштейн и его ученик Сегал.

В качестве концепции, в рамках которой только и возможны обсуждения путей развития Вселенной, в настоящее время утвердилась теория «большого взрыва», основой которой считается обшая теория относительности (ОТО, уравнения Гильберта-Эйнштейна, 1915). Одно из первых решений этих уравнений было получено в 1922 г . российским физиком А. Фридманом, и оно описывало расширяющееся пространство-время, имеющее определенный момент «самого начала». Позднее русский физик-эмигрант Г. Гамов выдвинул теоретическую гипотезу о горячей Вселенной, которая в процессе расширения остывает, в ней появляются гравитационные неустойчивости, приводящие к формированию сгустков, из которых в свою очередь образуются галактики и звезды. Взаимоотношения между этими типами астрономических объектов до сих пор не определены (галактики — это место, где рождаются звезды, или просто скопление звезд?). В 1965 г . было обнаружено равномерное по всем направлениям радиоизлучение сантиметрового диапазона, которое было истолковано как остаточное («реликтовое»), сохранившееся от высокотемпературной стадии, но весьма охладившееся (до температуры всего на 3 градуса выше абсолютного нуля). Исследования этого реликтового излучения, в частности, его небольшой анизотропии, стали одной из важных частей современной наблюдательной астрономии. По словам самих специалистов «начальное состояние бесконечной плотности должно было бы представлять собой нечто совсем особенное, а причина этого грандиозного явления, т.е. космологического расширения, остается пока неизвестной» [3,19] .

Предполагается, что в «первые мгновения» вместо обычного вещества имелась сверхплотная сверхгорячая смесь субэлементарных микрообъектов, таких как кварки, глюоны, мезоны, бозоны, лептоны, а также огромное число частиц света (фотонов), интенсивно взаимодействовавших между собой и составлявших единое целое. По мере расширения и остывания, кварки и глюоны сгруппировались в протоны, нейтроны, затем (к концу «третьей минуты» — это словосочетание входит в название книги Нобелевского лауреата Стивена Вайнберга) возникают ядра гелия, составляющие около 30% всех существующих сейчас ядер. Таким образом, в ранней Вселенной процессы описывались на языке физики элементарных частиц, и в американских исследовательских группах был даже создан плакат (наподобие таблицы Менделеева) с обозначением температуры, энергии, размеров и плотности на шкале времени. Эта таблица воспроизведена на обоих форзацах книги ведущего советского физика Л.Б.Окуня [6] . В ней идея большого взрыва безоговорочно принимается, и подробно обсуждаются разные ее аспекты. В частности указывается, что наблюдаемое сейчас состояние требует, чтобы основные ее характеристики в начальный момент были самосогласованы с относительной погрешностью 10 в степени минус 54, поскольку иначе Вселенная не могла бы сохраниться столь долгое время. «Что обеспечивает такую фантастическую точность в компенсации?» (с. 118). В 1980 г . возникла теория инфляционной Вселенной, согласно которой «метастабильный вакуум хиггсова поля экспоненциально туннелирует в стабильный пузырь, расширяющийся затем фридмановски». Отметим, что ни одно из понятий (якобы физически значимых и что-то объясняющих), фигурирующих в предыдущей фразе, никогда не наблюдалось и находится принципиально вне границ возможных наблюдений, но введено чисто спекулятивно для того, чтобы как-то увязать концы с концами в существующих противоречивых гипотезах. В некоторых моделях (Линде) этот пузырь один, в других — пузырей много (10, 10 миллиардов, или же 1 с 10 миллиардами нулей) или даже бесконечное число (идея множественности Вселенных была выдвинута в 3-м веке еретиком Оригеном, анафематствованным на 6-м Вселенском Соборе). «Если теория претерпела за последние 25 лет такие фантастические изменения, то где гарантия, что еще через 25 лет она не изменится настолько, что сегодняшние теоретические конструкции не окажутся на свалке?» [6, 120] . Эта фраза, написанная 20 лет назад и во многом подтвердившаяся в реальности, показывает, что и сами физики чувствуют заумность и сомнительность своих гипотез. «В области их применимости современные теории безусловно надежны. Другое дело, что мы часто экстраполируем их в области, где они не проверены экспериментально» [6, 121] . Например, фундаментальное гравитационное взаимодействие (всемирное притяжение Ньютона-Эйнштейна) экспериментально не измерено на расстояниях, меньших сантиметра и больших размера Солнечной системы, хотя и считается абсолютно неизменным во всем диапазоне расстояний от триллионных долей микрона до миллиардов световых лет. По выражению великого датского физика и христианина Нильса Бора «современные концепции недостаточно безумны», чтобы дать истинное понимание сути физического мира. Несмотря на множество неувязок и нерешенных проблем, концепция «большого взрыва» в смысле своей «всесторонней обоснованности» считается неуязвимой, и самими физиками часто уподобляется известному великану Голиафу, а сама строящаяся сейчас «теория всего» — не менее известной Вавилонской башне. Мысль о том, что мир пришел в состояние бытия по воле и по замыслу Всемогущего Бога, большинством современных ученых просто отбрасыввается, хотя логически такая «версия» совершенно равноправна с идеей «саморазвития», и даже более естественна, так как сама природа ясно свидетельствует, что «рука Господа сотворила все сие». Библия говорит также и о том, что в силу грехопадения первых людей, спровоцированного «отцом лжи», мир трагически сокрушился, лишившись своего первозданного совершенства: на земле появились смерть и ее орудия, катастрофически изменилась структура пространства, времени и материи, что наблюдается сейчас как «разбегание галактик» (эту идею подробно развивал в своей последней книге [7] владыка Василий, епископ Сан-Францисский, Православная Церковь Америки). И той же волей Божией мир доныне поддерживается, сохраняясь от полного распада и уничтожения, что составляет цель человекоубийцы от начала, не устоявшего в истине, низверженного с небес и по земле ходящего и рыкающего, ища, кого поглотить.

В последние годы появились новые модели со многими не только пространственными координатами (10, 26, 506. измерений), но и несколькими временными переменными, например в модели Н.Н. Попова [8] время, так же, как и пространство, предполагается трехмерным, так что «стрела времени» из прошлого в будущее превращается в туго закрученную спираль. Не мог ли Творец неба и земли сжимать или растягивать эту спираль, устанавливая ход времени и время жизни созданных Им для Себя людей?

В заключение скажем, что наука не вполне еще разобралась в процессах на Земле (метеорология, сейсмология) и лишь недавно начала исследование ближнего космоса (Луна, магнитосфера, радиационные пояса), еще менее надежны научные данные по Солнцу и планетам, но странным образом, чем дальше от нас наблюдаемые объекты, тем разнообразнее и фантастичней становятся принимаемые (но не всеми!) астрофизические теории, объясняющие их свойства и возникновение, лишь бы не надо было вводить «Внеприродный Фактор».

Вот какова сила веры у непризнающих Создателя!

Литература:
[1] Василий Великий. Шестоднев — М. Храм, 1991.
[2] Сурдин В.Г. Динамика звездных систем. — М. Издательство МЦНМО, 2001.
[3] Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Происхождение галактик и звезд. — М. Наука, 1987.
[4] Киппенхан Р. 100 миллиардов солнц. — М. Мир, 1990.
[5] Вайнберг С. Первые три минуты. — М. Энергоиздат, 1981.
[6] Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. — М. Наука, 1988.
[7] Епископ Василий (Родзянко). Теория распада Вселенной и вера Отцов. — М. Православный паломник, 1996.
[8] Попов Н.Н. Новые представления о структуре пространства-времени и проблема геометризации материи. — М. Издательство УРСС, 2002.

Источник

Происхождение Вселенной: 7 различных теорий

Как появилась Вселенная, которую мы знаем? И как мы объясним ее происхождение? Несомненно, все остальные свидетельства и данные, собранные за эти годы космологами, указывают на то, что все это могло начаться с «большого взрыва». Но что, если есть еще?

В 1927 году бельгийский астроном Жорж Леметр стал первым, кто предложил теорию расширяющейся Вселенной (позже подтвержденную Эдвином Хабблом). Он предположил, что расширяющаяся Вселенная может быть прослежена до особой точки, которую он назвал «первичным атомом», назад во времени. Это заложило основу современной теории Большого Взрыва.

Что такое теория большого взрыва?

Теория Большого взрыва — это объяснение, основанное в основном на математических моделях, того, как и когда возникла Вселенная.

Космологическая модель Вселенной, описанная в теории Большого взрыва, объясняет, как она первоначально расширилась из состояния бесконечной плотности и температуры, известного как изначальная (или гравитационная) сингулярность. За этим расширением последовала космическая инфляция и резкое падение температуры. Во время этой фазы Вселенная раздувалась с гораздо большей скоростью, чем скорость света (в 10 26 раз).

Впоследствии Вселенная была разогрета до такой степени, что элементарные частицы (кварки, лептоны и так далее) до постепенного понижения температуры (и плотности) привели к образованию первых протонов и нейтронов.

Через несколько минут после расширения протоны и нейтроны объединяются, образуя первичные ядра водорода и гелия-4. Предполагаемый радиус наблюдаемой Вселенной в течение этой фазы составлял 300 световых лет. Первые звезды и галактики появились примерно через 400 миллионов лет после этого события.

Важнейшим элементом модели Большого Взрыва является космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение (Реликтовое излучение), представляющий собой электромагнитное излучение, оставшееся со времен зарождения Вселенной. Реликтовое излучение остается самым убедительным доказательством большого взрыва.

Хотя теория остается широко признанной во всем научном спектре, несколько альтернативных объяснений — таких, как стационарная Вселенная и вечная инфляция, приобрели привлекательность с годами.

7. Теория вечной инфляции

Понятие инфляции было введено космологом Аланом Гутом в 1979 году, чтобы объяснить, почему Вселенная плоская, чего не хватало в первоначальной теории Большого взрыва.

Хотя идея Гута об инфляции объясняет плоскую Вселенную, она создала сценарий, который не позволяет Вселенной избежать этой инфляции. Если бы это было так, не произошло бы повторного нагрева Вселенной, равно как и образования звезд и галактик.

Эта конкретная проблема была решена Андреасом Альбрехтом и Полем Штайнхардтом в их «новой инфляции». Они утверждали, что быстрое расширение Вселенной произошло всего за несколько секунд, прежде чем прекратиться. Он продемонстрировал, как Вселенная может быстро раздуваться и при этом нагреваться.

Концепция «вечной инфляции», или теория хаотической инфляции, была введена Андреем Линде, профессором Стэнфордского университета. Он был основан на предыдущих работах Штейнхардта и Александра Виленкина.

Теория утверждает, что инфляционная фаза Вселенной продолжается вечно; это не конец для Вселенной в целом. Другими словами, космическая инфляция продолжается в одних частях Вселенной и прекращается в других. Это приводит к сценарию мультивселенной, в котором пространство разбивается на пузыри. Это как вселенная внутри вселенной.

В мультивселенной в разных вселенных могут действовать разные законы природы, физики. Итак, вместо единого расширяющегося космоса наша Вселенная могла бы быть инфляционной мультивселенной с множеством маленьких вселенных с различными свойствами.

Однако Пол Стейнхардт считает, что его теория «новой инфляции» ни к чему не приводит и не предсказывает, и утверждает, что понятие мультивселенной является «фатальным недостатком» и неестественным.

6. Конформная циклическая модель

Роджер Пенроуз, 6 ноября 2005 года

Модель конформной циклической космологии (англ. conformal cyclic cosmology или CCC) предполагает, что Вселенная проходит через повторяющиеся циклы большого взрыва и последующих расширений. Общая идея состоит в том, что «большой взрыв» был не началом Вселенной, а скорее переходной фазой. Его разработал физик-теоретик и математик Роджер Пенроуз.

В качестве основы для своей модели Пенроуз использовал множественные метрические последовательности FLRW (Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера). Он утверждал, что конформная граница одной последовательности FLRW может быть присоединена к границе другой.

Метрика FLRW — это наиболее близкое приближение к природе Вселенной и часть модели Лямбда-CDM. Каждая последовательность начинается с большого взрыва, за которым следует инфляция и последующее расширение.

Циклическая или осциллирующая модель, в которой Вселенная повторяется снова и снова в неопределенном цикле, впервые оказалась в центре внимания в 1930-х годах, когда Альберт Эйнштейн исследовал идею «вечной» Вселенной. Он считал, что по достижении определенной точки Вселенная начинает коллапсировать и заканчивается Большим хрустом перед тем, как пройти через Большой отскок.

Прямо сейчас существует четыре различных варианта циклической модели Вселенной, одна из которых — конформная циклическая космология.

5. Мираж четырехмерной черной дыры

Исследование, проведенное группой исследователей в 2013 году, предположило, что наша Вселенная могла возникнуть из обломков, выброшенных из коллапсировавшей четырехмерной звезды или черной дыры.

По мнению космологов, участвовавших в исследовании, одно из ограничений теории Большого взрыва — объяснение температурного равновесия, обнаруженного во Вселенной.

Хотя большинство ученых согласны с тем, что инфляционная теория дает адекватное объяснение того, как маленький участок с однородной температурой быстро расширится и превратится во Вселенную, которую мы наблюдаем сегодня, группа сочла это неправдоподобным в силу хаотичной природы Большого взрыва.

Для решения этой проблемы команда предложила модель космоса, в которой наша трехмерная Вселенная является мембраной и плавает внутри четырехмерной «объемной вселенной». Они утверждали, что если в четырехмерной «объемной вселенной» есть четырехмерные звезды, то, скорее всего, они обрушатся в четырехмерные черные дыры. Эти четырехмерные черные дыры будут иметь трехмерный горизонт событий (точно так же, как трехмерные имеют двухмерный горизонт событий), который они назвали «гиперсферой».

Когда команда смоделировала коллапс 4-D звезды, они обнаружили, что выброшенные обломки умирающей звезды, скорее всего, образуют 3-D мембрану вокруг этого 3-мерного горизонта событий. Наша Вселенная могла бы быть одной из таких мембран.

Модель «четырехмерной черной дыры» космоса действительно объясняет, почему температура во Вселенной почти равномерна. Она также может дать ценную информацию о том, что именно спровоцировало космическую инфляцию через несколько секунд после ее возникновения. Однако недавнее наблюдение, проведенное спутником Planck ЕКА, выявило небольшие вариации температуры космического микроволнового фона (CMB). Эти спутниковые показания отличаются от предложенной модели примерно на четыре процента.

4. Теория плазменной Вселенной

На наше нынешнее понимание Вселенной в основном влияет гравитация, в частности Общая теория относительности Эйнштейна, с помощью которой космологи объясняют природу Вселенной. По совпадению, как и большинство других вещей, ученые на протяжении многих лет рассматривали альтернативу гравитации.

Космология плазмы (или теория плазменной Вселенной) предполагает, что электромагнитные силы и плазма играют очень важную роль во Вселенной вместо гравитации. Хотя у этого подхода много разных вариантов, основная идея остается той же; каждое астрономическое тело, включая Солнце, звезды и галактики, является результатом какого-либо электрического процесса.

Первая выдающаяся теория плазменной Вселенной была предложена лауреатом Нобелевской премии Ханнесом Альвеном в конце 1960-х годов. Позже к нему присоединился шведский физик-теоретик Оскар Клейн для разработки модели Альфвена – Клейна.

Модель построена на предположении, что Вселенная поддерживает равные количества материи и антивещества (это не так, согласно современной физике элементарных частиц). Границы этих двух областей отмечены космическими электромагнитными полями. Таким образом, взаимодействие между ними приведет к образованию плазмы, которую Альфвен назвал «амбиплазмой».

Согласно теории, такая плазма должна образовывать большие участки вещества и антивещества по всей Вселенной. Кроме того, было высказано предположение, что наше текущее местоположение в космосе должно быть в той части, где материи гораздо больше, чем антивещества, — таким образом решается проблема асимметрии материи и антивещества.

3. Теория медленного замораживания

Десятилетия математического моделирования и исследований привели космологов к обоснованному выводу, что наша Вселенная возникла из одной точки с бесконечной плотностью и температурой, называемой сингулярностью. Последующее расширение Космоса позволило ему остыть, что привело к образованию галактик, звезд и других астрономических объектов.
Однако, как мы знаем, стандартная модель Большого взрыва не осталась незамеченной, и одна из таких сложных теорий была предложена Кристофом Веттерихом, профессором Гейдельбергского университета в Германии.

Веттерих утверждал, что Вселенная, которую мы знаем сегодня, на самом деле могла начаться как холодная и разреженная, пробудившаяся от долгого замораживания. Со временем фундаментальные частицы в ранней Вселенной стали тяжелее, а гравитационная постоянная уменьшилась.

Кроме того, он объяснил, что если массы частиц увеличиваются, излучение из ранней Вселенной может заставить пространство казаться более горячим и удаляться друг от друга, даже если это не так.

Основная идея космической модели Медленного Замораживания Веттериха состоит в том, что у Вселенной нет ни начала, ни будущего. Вместо горячего Большого взрыва теория защищает холодную и медленно эволюционирующую Вселенную. Согласно Веттериху, теория объясняет флуктуации плотности в ранней Вселенной (первичные флуктуации) и то, почему в нашем нынешнем космосе преобладает темная энергия.

2. Индуистская космология

Религия и наука были лучшими врагами, по крайней мере со времен Коперника и Галилея. Возможно, нет места науке, когда мы говорим о религии и наоборот. Однако есть одна религия, космологические верования которой хорошо согласуются с современной моделью Вселенной.

Теории творения в индуистской мифологии широко рассматриваются как одна из самых древних и значимых из всех других религиозных аналогий. На протяжении многих лет выдающиеся физики и космологи, включая Карла Сагана и Нильса Бора, восхищались индуистскими космологическими верованиями за их близкое сходство с временными линиями в стандартной космологической модели Вселенной.

Согласно индуистской мифологии, Вселенная следует бесконечной циклической модели. Это означает, что на смену нашей нынешней Вселенной придет бесконечное количество вселенных. Каждая повторение Вселенной делится на две фазы — «калпа» (или день Брахмы) и «пралая» (ночь Брахмы), и каждая из них длится 4,32 миллиарда лет. Согласно индуистской мифологии, возраст Вселенной (8,64 миллиарда лет) превышает расчетный возраст Солнечной системы.

1. Стационарная Вселенная

Стационарная модель утверждает, что наблюдаемая Вселенная остается неизменной в любом месте и в любое время. Во Вселенной, которая вечно расширяется, материя непрерывно создается, чтобы заполнить пространство.

Согласно модели, галактики и другие крупные астрономические тела рядом с нами должны казаться похожими на те, что находятся далеко. Однако Большой взрыв говорит нам, что далекие галактики должны выглядеть моложе, чем находящиеся в непосредственной близости (при наблюдении с Земли), поскольку свету требуется гораздо больше времени, чтобы добраться до нас.

Идея стационарного состояния была впервые предложена в 1948 году космологами Германом Бонди, Фредом Хойлом и Томасом Голдом. Она исходила из совершенного космологического принципа, который сам по себе утверждает, что Вселенная, где бы ты ни смотрел, одинакова, и она всегда будет одинаковой.

Теория стационарных состояний получила широкую популярность в начале и середине XX века. Однако к 1960-м годам она была в основном отвергнута научным сообществом в пользу Большого взрыва после открытия космического микроволнового фона.

Источник