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
Откуда появилась Вселенная?
Обычно большинству из нас, занятым повседневными делами и хлопотами, нет дела до каких-то высоких замысловатых идей, а тем более таких вопросов, на которые изначально считается, что ответов нет.
Одним из таких является вопрос о том, есть ли Высшее разумное начало? Многие скажут, что в Его существовании нет никакой уверенности. Чтобы быть уверенным в том, что Он есть, нам уже одной лишь веры недостаточно. Нам нужны доказательства Его существования или хотя бы какие-нибудь достаточно веские аргументы.
Но оставим пока декларации об Абсолюте. Займемся тем, существование чего у большинства людей не вызывает сомнений — то есть Вселенной.
Ее существование для нас вполне обыденно. Да, конечно, есть те немногие, кто считает, что нам все это кажется и что мы пребываем в матрице. Тем не менее трудно игнорировать собранные огромные научные данные о физике Вселенной, включая ее ранние стадии, эволюции галактик, свойствах межзвездной среды, физики и химии атмосфер планет, комет, звезд, звездных скоплений и огромного количества фотографий. Все эти знания уже более-менее адекватно отражают реальность, в которой мы сами существуем, не зависимо от того, что мы о ней сами думаем и как к ней относимся.
Мало того, астрофизики уже сумели вычислить возраст нашей Вселенной или иначе момент Большого взрыва, который произошел около 14 миллиардов лет том назад. Иначе говоря, следует учесть факт того, что было время, когда Вселенной не было. Понятно, что тут же появляется вопрос о том, что же тогда существовало до нее и что привело к ее созданию.
Необходимо также учесть еще один очень важный факт того, что Вселенная это не просто звездные скопления. Это прежде всего невероятно огромный энергетический ресурс. Ведь все эти миллиарды звезд в миллиардах галактик не просто излучают энергию. Внутри них постоянно происходят определенные термоядерные реакции в соответствии с их жизненными циклами.
Следует помнить, что это намного более сложные «устройства», чем лампочки, которые зажигаются и дают постоянный свет. Их можно в какой-то мере сравнить с организмами со свойственной им эволюцией — с периодами рождения, взросления, старения и умирания, с присущими каждой стадии определенными явлениями и процессами. Все процессы в звездах (например, термоядерный синтез) происходят достаточно последовательно, а не хаотически.
Звезды это, с одной стороны, энергия, а с другой стороны, продукты их сгорания обусловливают возможность возникновения вокруг некоторых звезд планетарных систем, являющихся в свою очередь условием проявления в них биологических формы жизни.
Но и с этим все не так просто. Ведь для того, чтобы на какой-то планете появилась высокоорганизованная жизнь подобно нашей, должны совпасть очень многие условия, среди которых:
— соответствующий спектральный класс звезды, вокруг которой образуется планетарная система;
— расстояние от звезды планеты потенциальной для проявления жизни, то есть нахождение ее в так называемой «зоне обитаемости»;
— постоянство светимости звезды в течение нескольких миллиардов лет подобно нашему Солнцу (таких звезд, кстати, чуть ли не половина во Вселенной);
— определенная масса образовавшейся планеты в системе звезды, на которой может проявиться жизнь;
— определенный химический состав ее атмосферы;
— подходящие температурные условия;
— наличие на планете достаточно сложных молекулярных соединений для возможности появления организмов и многие другие условия без которых биологическая жизнь не способна реализоваться.
Неизвестно как там с другими планетарными системами в нашей и других галактиках, но что касается нашей солнечной, то все это только часть условий, необходимых для возникновения жизни в ней. Вообще, следует сказать, что планетарная «настроенность» на жизнь в нашей системе просто удивительна. Незначительное отклонение Земли от траектории движения или изменение скорости ее вращения вокруг своей оси, да и изменение самого наклона оси может кардинально изменить условия жизни на ней. Да и вообще биологическая жизнь на нашей планете в результате этого может исчезнуть.
Кроме того, материя во Вселенной как на макро, так и на микро уровне действует в соответствии с так называемыми фундаментальными физическими постоянными (скорость света, гравитационная постоянная, постоянная Планка, элементарный электрический заряд и другие).
Необходимо учесть также и то, что все процессы, происходящие во Вселенной, обладают определенной сложностью и задействуют огромные количества энергии. То, что по нашим меркам это происходит в течение такого огромного количества времени, а также то, что мы не понимаем причин этого процесса вселенского масштаба, создает у нас впечатление того, что все это не более чем случайность или нечто само собой разумеющееся.
Принимая во внимание вышесказанное, необходимо осознать, что такое огромное количество энергии, а также невероятная сложность и последовательность процессов, происходящих как в звездах, так и в структуре атома в соответствии с константами и физическими законами, не может быть случайна.
Такое большое количество закономерных «случайностей» не может происходить само по себе без четко продуманного исходного проекта и плана реализации. Не может монета миллион раз подряд падать одной стороной вверх, но именно так все и происходит чуть ли не в каждой звезде и в каждом атоме.
Сложность и стабильность строения материи это одна сторона нашей объективной реальности, но есть еще и другая ее сторона. Следует обратить внимание на то, что в момент Большого взрыва одновременно появились пространство, энергии и материя, как своеобразная форма проявления энергии. Размеры Вселенной в этот момент были равны почти нулю. Она практически была сжата в точку. Это так называемая космологическая сингулярность. Вместе с тем это состояние характеризуется бесконечной плотностью и температурой вещества. И это тоже реальность!
Так что современная модель эволюции Вселенной уже более менее понятна и является общепринятой. Вместе с тем в этой модели есть ряд нерешенных вопросов — например, откуда взялась такая плотность и такая температура в моменте космологической сингулярности.
Но самый главный вопрос даже не в этом, а в том, какова была причина того, что примерно 14 миллиардов лет тому назад начался процесс возникновения не просто Вселенной, а невероятно сложной по своему строению материи с участием огромного количества энергии?
Ответить на этот вопрос с современной научной точки зрения, пока что не удается. Да, мы уже достаточно много знаем о материи Вселенной и об окружающей нас реальности, но тем не менее это все же еще очень и очень малые знания, поскольку фактически мы изучаем лишь видимую ее часть — звезды, звездные скопления, газовые и пылевые туманности и так далее. Это составляет чуть менее пяти процентов от Вселенная. Остальные девяносто пять процентов заполняет пока еще совершенно неизвестные нам темная материя и темная энергия. Но как видим даже с познаванием этих пяти процентов есть еще определенные трудности и масса нерешенных вопросов.
Тем не менее даже эта малая проявленная часть Вселенной демонстрирует нам невероятно огромное количество энергии. Поэтому многие ученые, занимающиеся фундаментальной физикой и астрофизикой, признаются, что чем больше узнают о строении материи, тем больше уверены в том, что должна быть некая первопричина всего этого.
Итак, анализируя момент Большого взрыва, природу и сложную структуру материи, возникшей в процессе этого, становится ясно, что у него была не просто первопричина, а нематериальная первопричина, не ограниченная пространством и временем, но при этом обладающая энергией, значительно превышающей суммарное количество энергии Вселенной и только ей известным планом, который постепенно реализуется. Все это говорит нам о том, что она создалась не сама по себе. У нее был изначальный проект, а значит был и Инициатор ее возникновения.
Кстати, как видим, этот Инициатор невероятно умен, поскольку все процессы как в каждом атоме без исключения, так и во всех звездах Вселенной происходят в соответствии с определенными правилами и законами, благодаря чему все действует в определенной последовательности и словно по плану.
Понятно, что этот Инициатор, запустивший в свое время Вселенную, кроме плана Вселенной обладает еще и невероятной энергетической мощью. Одно наше Солнце чего стоит! Оно светит уже около 4,5 миллиардов лет. А ведь это небольшая по своей величине и энергетической мощи звезда. Вообще в одной только нашей галактике по современным оценкам может содержатся от 200 до 400 миллиардов звезд, в каждой из которых бушуют термоядерные реакции и каждая из которых излучает огромное количество энергии. Трудно себе даже вообразить общую энергетическую мощь даже одной нашей галактики. А что говорить о всей Вселенной? А ведь галактик только в наблюдаемой Вселенной примерно около двух триллионов!
Но в качестве основного доказательства наличия могущественного Инициатора и Создателя Вселенной является известный закон сохранения энергии, говорящий о том, что энергию невозможно создать или разрушить, ее можно только преобразовать из одной формы в другую. Бесконечная плотность и невероятная температура вещества в момент Большого взрыва свидетельствуют о том, что до него в точке появления Вселенной было сконцентрировано нечто такое, что в момент ее возникновения трансформировалось в энергию и начало планомерно реализоваться.
Закон сохранения энергии является универсальным законом и он свидетельствует о том, что такое огромное количество энергии не могло взяться в один момент из ниоткуда. По ту сторону Вселенной — перед Большим взрывом — существовало нечто невероятно мощное и разумное, что запустило весь процесс ее создания. Задействованная при этом энергия была по своему содержанию высоко информативна. Другими словами запущенная энергия давала возможность реализовываться заложенной в ней информации.
Еще раз хочется обратить внимание на то, что материя Вселенной существует и функционирует в соответствии с определенными достаточно сложными принципами взаимодействия. Эти принципы описываются законами и сами сами по себе по воле случая они не возникают.
Известно, что Вселенная расширяется. Она не является статичной. Динамика ее расширения не происходит во времени однородно, а в определенной последовательности и со многими фазовыми переходами, что опять же свидетельствует о сложности этого процесса, а значит и соответствует определенным правилам, изначально заложенным в проект создания и развития материи.
Говоря о процессе возникновения и развитии Вселенной, следует учесть еще одну существенную деталь — если бы было доказано, что у Вселенной нет начала и что она существует вечно, то не было бы и вопроса об ее Инициаторе. Но поскольку мы уже знаем, что сначала ее не было, а затем в определенный момент она возникла, то это значит, что она была нужна самому инициатору — то есть Абсолюту. (Вполне возможно, что Он их периодически создает и мы в настоящее время пребываем в очередной Вселенной.)
Необходимо учитывать, что такие сложные проекты с участием такого огромного количества энергии и информации просто так не запускаются, а уж тем более не появляются сами из ничего. Это означает, что они оправданы, а значит кому-то крайне нужны.
Итак, все вышесказанное позволяет сделать однозначный вывод о том, что где-то Там по Ту сторону Вселенной у нее был конкретный Инициатор.
Зачем Он ее создал? Это другой вопрос, на который тоже есть ответ.
Источник