Apkārtējās pasaules diženums un daudzveidība var pārsteigt jebkuru iztēli. Visi objekti un priekšmeti, kas ieskauj cilvēku, citus cilvēkus, dažāda veida augus un dzīvniekus, daļiņas, kuras var redzēt tikai ar mikroskopu, kā arī nesaprotamas zvaigžņu kopas: tos visus vieno jēdziens "Visums".
Visuma rašanās teorijas cilvēks ir izstrādājis jau ilgu laiku. Neskatoties uz to, ka nebija pat sākotnējā reliģijas vai zinātnes jēdziena, seno cilvēku zinātkārajos prātos radās jautājumi par pasaules kārtības principiem un cilvēka stāvokli apkārtējā telpā. Grūti saskaitīt, cik daudz teoriju par Visuma izcelsmi pastāv mūsdienās, dažas no tām pēta vadošie pasaules slaveni zinātnieki, citas ir atklāti sakot fantastiskas.
Kosmoloģija un tās priekšmets
Modernikosmoloģija – zinātne par Visuma uzbūvi un attīstību – jautājumu par tā izcelsmi uzskata par vienu no interesantākajiem un joprojām nepietiekami pētītajiem noslēpumiem. To procesu raksturs, kas veicināja zvaigžņu, galaktiku, saules sistēmu un planētu rašanos, to attīstību, Visuma rašanās avotu, kā arī tā lielumu un robežas: tas viss ir tikai īss izpētīto jautājumu saraksts. mūsdienu zinātnieki.
Atbilžu meklēšana uz fundamentālo mīklu par pasaules veidošanos ir novedusi pie tā, ka mūsdienās pastāv dažādas teorijas par Visuma rašanos, esamību, attīstību. Speciālistu satraukums, meklējot atbildes, veidojot un pārbaudot hipotēzes, ir pamatots, jo uzticama Visuma dzimšanas teorija atklās visai cilvēcei dzīvības pastāvēšanas varbūtību citās sistēmās un planētās.
Visuma rašanās teorijām ir zinātnisku koncepciju, individuālu hipotēžu, reliģisku mācību, filozofisku ideju un mītu raksturs. Tie visi ir nosacīti iedalīti divās galvenajās kategorijās:
- Teorijas, saskaņā ar kurām Visumu radījis radītājs. Citiem vārdiem sakot, to būtība ir tāda, ka Visuma radīšanas process bija apzināta un garīga darbība, augstāka prāta gribas izpausme.
- Visuma rašanās teorijas, kas veidotas, pamatojoties uz zinātniskiem faktoriem. Viņu postulāti kategoriski noraida gan radītāja esamību, gan iespēju apzināti radīt pasauli. Šādas hipotēzes bieži vien balstās uz tā saukto viduvējības principu. Viņi pieņem iespējudzīvība ne tikai uz mūsu planētas, bet arī uz citām.
Kreacionisms - Radītāja radītā pasaules radīšanas teorija
Kā norāda nosaukums, kreacionisms ir reliģiska teorija par Visuma izcelsmi. Šis pasaules uzskats ir balstīts uz priekšstatu par Visuma, planētas un cilvēka radīšanu, ko radījis Dievs vai Radītājs.
Ideja dominēja ilgu laiku, līdz pat 19. gadsimta beigām, kad paātrinājās zināšanu uzkrāšanas process dažādās zinātnes jomās (bioloģijā, astronomijā, fizikā), plaši izplatījās evolūcijas teorija. Kreacionisms ir kļuvis par sava veida kristiešu reakciju, kas pieturas pie konservatīvajiem uzskatiem par atklājumiem. Tolaik dominējošā evolūcijas attīstības ideja tikai pastiprināja pretrunas, kas pastāvēja starp reliģiskajām un citām teorijām.
Kāda ir atšķirība starp zinātniskajām un reliģiskajām teorijām
Galvenās atšķirības starp dažādu kategoriju teorijām galvenokārt slēpjas to piekritēju lietotajos terminos. Tātad zinātniskajās hipotēzēs radītāja vietā - daba un radīšanas vietā - izcelsme. Līdztekus tam ir problēmas, kuras līdzīgi aptver dažādas teorijas vai pat pilnībā dublējas.
Visuma rašanās teorijas, kas pieder pie pretējām kategorijām, dažādos veidos datē tā parādīšanos. Piemēram, saskaņā ar visizplatītāko hipotēzi (lielā sprādziena teoriju) Visums izveidojās pirms aptuveni 13 miljardiem gadu.
Turpretim reliģijas teorija par Visuma izcelsmi sniedz pavisam citus skaitļus:
- Pēc Kristiāna teiktāavoti, Dieva radītā Visuma vecums Jēzus Kristus dzimšanas brīdī bija 3483-6984 gadi.
- Hinduisms liecina, ka mūsu pasaule ir aptuveni 155 triljonus gadu veca.
Kants un viņa kosmoloģiskais modelis
Līdz 20. gadsimtam lielākā daļa zinātnieku uzskatīja, ka Visums ir bezgalīgs. Šo īpašību viņi raksturoja laiku un telpu. Turklāt, viņuprāt, Visums bija statisks un viendabīgs.
Ideju par Visuma bezgalību kosmosā izvirzīja Īzaks Ņūtons. Šī pieņēmuma izstrādi veica Emanuels Kants, kurš izstrādāja teoriju, ka arī nav laika ierobežojumu. Virzoties tālāk, teorētiskos pieņēmumos Kants paplašināja Visuma bezgalību līdz iespējamo bioloģisko produktu skaitam. Šis postulāts nozīmēja, ka senās un plašās pasaules apstākļos bez gala un sākuma var būt neskaitāmi daudz iespējamo variantu, kā rezultātā jebkuras bioloģiskās sugas parādīšanās ir reāla.
Balstoties uz šo teoriju par iespējamo dzīvības formu izcelsmi, vēlāk tika izstrādāta Darvina teorija. Zvaigžņoto debesu novērojumi un astronomu aprēķinu rezultāti apstiprināja Kanta kosmoloģisko modeli.
Einšteina domas
20. gadsimta sākumā Alberts Einšteins publicēja pats savu Visuma modeli. Saskaņā ar viņa relativitātes teoriju Visumā vienlaikus notiek divi pretēji procesi: izplešanās un saraušanās. Tomēr viņšpiekrita vairuma zinātnieku viedoklim par Visuma stacionaritāti, tāpēc viņš ieviesa kosmiskā atgrūdošā spēka jēdzienu. Tā trieciens ir paredzēts, lai līdzsvarotu zvaigžņu pievilcību un apturētu visu debess ķermeņu kustības procesu, lai saglabātu Visuma statisko dabu.
Visuma modelim – pēc Einšteina domām – ir noteikts izmērs, taču nav robežu. Šāda kombinācija ir iespējama tikai tad, ja telpa ir izliekta tādā pašā veidā, kā tas notiek sfērā.
Šāda modeļa telpas īpašības ir:
- Trīsdimensiju.
- Noslēdzas pati.
- Homogenitāte (centra un malas trūkums), kurā galaktikas ir vienmērīgi sadalītas.
A. A. Frīdmens: Visums paplašinās
Visuma revolucionārā paplašināšanās modeļa radītājs A. A. Frīdmens (PSRS) savu teoriju veidoja, pamatojoties uz vienādojumiem, kas raksturo vispārējo relativitātes teoriju. Tiesa, tā laika zinātniskajā pasaulē vispārpieņemtais viedoklis bija mūsu pasaules statiskā daba, tāpēc viņa darbam netika pievērsta pienācīga uzmanība.
Dažus gadus vēlāk astronoms Edvīns Habls veica atklājumu, kas apstiprināja Frīdmena idejas. Ir atklāta galaktiku aizvākšana no tuvējā Piena ceļa. Tajā pašā laikā fakts, ka viņu kustības ātrums ir proporcionāls attālumam starp viņiem un mūsu galaktiku, ir kļuvis neapstrīdams.
Šis atklājums izskaidro pastāvīgo zvaigžņu un galaktiku "atkāpšanos" vienai pret otru, kas liek secināt parVisuma izplešanās.
Beidzot Frīdmena secinājumus atzina Einšteins, vēlāk viņš minēja padomju zinātnieka kā Visuma paplašināšanās hipotēzes pamatlicēja nopelnus.
Nevarētu teikt, ka pastāvētu pretrunas starp šo teoriju un vispārējo relativitātes teoriju, tomēr līdz ar Visuma paplašināšanos noteikti radās sākuma impulss, kas izraisīja zvaigžņu izkliedi. Pēc analoģijas ar sprādzienu ideja tika nosaukta par "Lielo sprādzienu".
Stīvens Hokings un antropiskais princips
Stīvena Hokinga aprēķinu un atklājumu rezultāts bija antropocentriskā teorija par Visuma izcelsmi. Tās radītājs apgalvo, ka cilvēka dzīvībai tik labi sagatavotas planētas pastāvēšana nevar būt nejauša.
Stīvena Hokinga teorija par Visuma izcelsmi arī paredz pakāpenisku melno caurumu iztvaikošanu, to enerģijas zudumu un Hokinga starojuma emisiju.
Pierādījumu meklēšanas rezultātā tika identificētas un pārbaudītas vairāk nekā 40 pazīmes, kuru ievērošana ir nepieciešama civilizācijas attīstībai. Amerikāņu astrofiziķis Hjū Ross novērtēja šādas netīšas sakritības iespējamību. Rezultātā tika iegūts skaitlis 10-53.
Mūsu Visumā ir triljoni galaktiku, katrā pa 100 miljardiem zvaigžņu. Pēc zinātnieku aprēķiniem, kopējam planētu skaitam jābūt 1020. Šis skaitlis ir par 33 kārtām mazāks nekā iepriekš aprēķinātais. Tāpēc neviena no planētām visās galaktikās nevar apvienot apstākļus, kas būtu piemēroti spontānai veidošanās procesam.dzīve.
Lielā sprādziena teorija: Visuma rašanās no nenozīmīgas daļiņas
Zinātnieki, kas atbalsta Lielā sprādziena teoriju, piekrīt hipotēzei, ka Visums ir lielā sprādziena rezultāts. Teorijas galvenais postulāts ir apgalvojums, ka pirms šī notikuma visi pašreizējā Visuma elementi bija ietverti daļiņā, kurai bija mikroskopiski izmēri. Atrodoties tajā, elementiem bija raksturīgs īpašs stāvoklis, kurā nevarēja izmērīt tādus rādītājus kā temperatūra, blīvums un spiediens. Tie ir bezgalīgi. Matēriju un enerģiju šajā stāvoklī neietekmē fizikas likumi.
Pirms 15 miljardiem gadu notikušā sprādziena cēloni sauc par nestabilitāti, kas radās daļiņas iekšpusē. Izkaisīti sīki elementi iezīmēja šodien pazīstamās pasaules sākumu.
Sākumā Visums bija miglājs, ko veidoja sīkas daļiņas (mazākas par atomu). Tad, apvienojoties, tie veidoja atomus, kas kalpoja par zvaigžņu galaktiku pamatu. Atbildēt uz jautājumiem par to, kas notika pirms sprādziena, kā arī par to, kas to izraisīja, ir šīs Visuma rašanās teorijas svarīgākie uzdevumi.
Tabulā shematiski attēloti Visuma veidošanās posmi pēc lielā sprādziena.
| Visuma stāvoklis | Laika skala | Paredzamā temperatūra |
| Paplašināšanās (inflācija) | No 10-45 līdz 10-37 sekundes | Vairāk1026K |
| Parādās kvarki un elektroni | 10-6 c | Vairāk nekā 1013 K |
| Veidojas protoni un neitroni | 10-5 c | 1012K |
| Veidojas hēlija, deitērija un litija kodoli | No 10-4 no līdz 3 min | No 1011 līdz 109 K |
| Izveidojās atomi | 400 tūkstoši gadu | 4000 K |
| Gāzes mākonis turpina paplašināties | 15 miljoni gadu | 300 K |
| Dzimst pirmās zvaigznes un galaktikas | 1 miljards gadu | 20 K |
| Zvaigžņu sprādzieni provocē smago kodolu veidošanos | 3 miljardi gadu | 10 K |
| Zvaigžņu dzimšanas process apstājas | 10–15 miljardi gadu | 3 K |
| Visu zvaigžņu enerģija ir izsmelta | 1014 gadi | 10-2 K |
| Melnie caurumi ir izsmelti un rodas elementārdaļiņas | 1040 gadi | -20 K |
| Visu melno caurumu iztvaikošana beidzas | 10100 gadi | No 10-60 līdz 10-40 K |
Kā izriet no iepriekš minētajiem datiem, Visums turpina paplašināties un atdzist.
Pastāvīgs attāluma pieaugums starp galaktikām ir galvenais postulāts: ar ko atšķiras lielā sprādziena teorija. Visuma rašanos šādā veidā var apstiprināt ar atrastajiem pierādījumiem. Ir arī pamatojumsatteikumi.
Teorijas problēmas
Ņemot vērā to, ka lielā sprādziena teorija nav pierādīta praksē, nav pārsteidzoši, ka ir vairāki jautājumi, uz kuriem tā nevar atbildēt:
-
Singularitāte. Šis vārds apzīmē Visuma stāvokli, kas saspiests vienā punktā. Lielā sprādziena teorijas problēma ir neiespējamība aprakstīt procesus, kas notiek matērijā un telpā šādā stāvoklī. Vispārējais relativitātes likums šeit nav spēkā, tāpēc nav iespējams izveidot matemātisko aprakstu un vienādojumus modelēšanai.
Funcionāla neiespējamība iegūt atbildi uz jautājumu par Visuma sākotnējo stāvokli diskreditē teoriju no pats sākums. Viņas nedaiļliteratūras ekspozīcijās šo sarežģītību mēdz noklusēt vai pieminēt tikai garāmejot. Tomēr zinātniekiem, kas strādā, lai nodrošinātu matemātisko pamatu Lielā sprādziena teorijai, šī grūtība tiek atzīta par galveno šķērsli.
- Astronomija. Šajā jomā lielā sprādziena teorija saskaras ar faktu, ka tā nevar aprakstīt galaktiku rašanās procesu. Pamatojoties uz mūsdienu teoriju versijām, ir iespējams paredzēt, kā parādās viendabīgs gāzes mākonis. Tajā pašā laikā tā blīvumam līdz šim vajadzētu būt apmēram vienam atomam uz kubikmetru. Lai iegūtu kaut ko vairāk, nevar iztikt bez Visuma sākotnējā stāvokļa pielāgošanas. Informācijas un praktiskās pieredzes trūkums šajā jomā kļūst par nopietniem šķēršļiem turpmākai modelēšanai.
Ir arī neatbilstība attiecībā uz aprēķinātomūsu galaktikas masu un datus, kas iegūti, pētot tās pievilkšanās ātrumu Andromedas galaktikai. Acīmredzot mūsu galaktikas svars ir desmit reizes lielāks, nekā tika uzskatīts iepriekš.
Kosmoloģija un kvantu fizika
Mūsdienās nav kosmoloģisku teoriju, kas nebūtu balstītas uz kvantu mehāniku. Galu galā tas attiecas uz atomu un subatomisko daļiņu uzvedības aprakstu. Atšķirība starp kvantu fiziku un klasisko fiziku (ko paskaidroja Ņūtons) ir tāda, ka pēdējā novēro un apraksta materiālos objektus, savukārt pirmā uzņemas tikai paša novērojuma un mērījuma matemātisku aprakstu. Kvantu fizikā materiālās vērtības nav izpētes priekšmets, šeit pats novērotājs ir daļa no pētāmās situācijas.
Pamatojoties uz šīm pazīmēm, kvantu mehānikai ir grūtības aprakstīt Visumu, jo novērotājs ir daļa no Visuma. Tomēr, runājot par Visuma rašanos, nav iespējams iedomāties nepiederošus cilvēkus. Mēģinājumus izstrādāt modeli bez ārēja novērotāja līdzdalības vainagojās J. Vīlera kvantu teorija par Visuma izcelsmi.
Tā būtība ir tāda, ka katrā laika brīdī notiek Visuma šķelšanās un bezgalīgi daudzu kopiju veidošanās. Rezultātā var novērot katru no paralēlajiem Visumiem, un novērotāji var redzēt visas kvantu alternatīvas. Tajā pašā laikā sākotnējā un jaunā pasaule ir īsta.
Inflācijas modelis
Kļūst galvenais uzdevums, kam inflācijas teorija ir paredzēta, lai atrisinātumeklējiet atbildes uz jautājumiem, ko lielā sprādziena teorija un izplešanās teorija atstāja neizpētīti. Proti:
- Kāpēc visums paplašinās?
- Kas ir lielais sprādziens?
Šim nolūkam inflācijas teorija par Visuma izcelsmi paredz izplešanās ekstrapolāciju līdz nulles punktam, visas Visuma masas secinājumu vienā punktā un kosmoloģiskās struktūras veidošanos. singularitāte, ko bieži dēvē par lielo sprādzienu.
Acīmredzami ir vispārējās relativitātes teorijas neatbilstība, kuru šobrīd nevar piemērot. Rezultātā var izmantot tikai teorētiskas metodes, aprēķinus un secinājumus, lai izstrādātu vispārīgāku teoriju (jeb "jaunu fiziku") un atrisinātu kosmoloģiskās singularitātes problēmu.
Jaunas alternatīvas teorijas
Neskatoties uz kosmiskās inflācijas modeļa panākumiem, ir zinātnieki, kas iebilst pret to, nodēvējot to par neizturamu. Viņu galvenais arguments ir teorijas piedāvāto risinājumu kritika. Pretinieki iebilst, ka iegūtie risinājumi atstāj dažu detaļu iztrūkumu, citiem vārdiem sakot, tā vietā, lai atrisinātu sākotnējo vērtību problēmu, teorija tās tikai prasmīgi izklāj.
Alternatīvas ir vairākas eksotiskas teorijas, kuru ideja ir balstīta uz sākotnējo vērtību veidošanos pirms lielā sprādziena. Jaunās teorijas par Visuma izcelsmi var īsi aprakstīt šādi:
- Stīgu teorija. Tās piekritēji papildus parastajām četrām telpas un laika dimensijām ierosina ieviest papildu dimensijas. Viņi varētu spēlēt lomuVisuma agrīnās stadijas, un šobrīd atrodas sablīvētā stāvoklī. Atbildot uz jautājumu par to sablīvēšanās iemeslu, zinātnieki piedāvā atbildi, ka superstīgu īpašība ir T-dualitāte. Tāpēc virknes tiek "tītas" uz papildu izmēriem, un to izmērs ir ierobežots.
- Kliju teorija. To sauc arī par M-teoriju. Saskaņā ar tā postulātiem Visuma veidošanās sākumā pastāv auksta statiska piecdimensiju telpa-laiks. Četrām no tām (telpiskajām) ir ierobežojumi, vai sienām - trīsbrānas. Mūsu telpa ir viena no sienām, bet otrā ir paslēpta. Trešā trīsbrāna atrodas četrdimensiju telpā, to ierobežo divas robežbrānas. Teorija uzskata, ka trešā brana saduras ar mūsējo un atbrīvo lielu enerģijas daudzumu. Tieši šie apstākļi kļūst labvēlīgi lielā sprādziena rašanās brīdim.
Cikliskās teorijas noliedz Lielā sprādziena unikalitāti, apgalvojot, ka Visums pāriet no viena stāvokļa citā. Problēma ar šādām teorijām ir entropijas palielināšanās saskaņā ar otro termodinamikas likumu. Līdz ar to iepriekšējo ciklu ilgums bija īsāks, un vielas temperatūra bija ievērojami augstāka nekā lielā sprādziena laikā. Tā iespējamība ir ārkārtīgi zema
Neatkarīgi no tā, cik daudz teoriju ir par Visuma izcelsmi, tikai divas no tām ir izturējušas laika pārbaudi un pārvarējušas arvien pieaugošās entropijas problēmu. Tos izstrādāja zinātnieki Steinhardt-Turok un Baum-Frampton.
Šīs salīdzinoši jaunās teorijas par Visuma izcelsmi tika izvirzītas pagājušā gadsimta 80. gados. Viņiem ir daudz sekotāju, kuri izstrādā modeļus, pamatojoties uz to, meklē derīguma pierādījumus un strādā, lai novērstu neatbilstības.
Stīgu teorija
Viena no populārākajām Visuma rašanās teorijām ir stīgu teorija. Pirms turpināt viņas idejas aprakstu, ir jāsaprot viena no tuvākajiem konkurentiem, standarta modeļa, koncepcijas. Tas pieņem, ka matēriju un mijiedarbību var raksturot kā noteiktu daļiņu kopu, kas sadalīta vairākās grupās:
- Kvarki.
- Leptons.
- Bosons.
Šīs daļiņas patiesībā ir Visuma celtniecības bloki, jo tās ir tik mazas, ka tās nevar sadalīt sastāvdaļās.
Stīgu teorijas atšķirīga iezīme ir apgalvojums, ka šādi ķieģeļi nav daļiņas, bet gan ultramikroskopiskas stīgas, kas vibrē. Tajā pašā laikā virknes, svārstoties dažādās frekvencēs, kļūst par dažādu standarta modelī aprakstīto daļiņu analogiem.
Lai saprastu teoriju, jāsaprot, ka stīgas nav nekāda matērija, tā ir enerģija. Tāpēc stīgu teorija secina, ka visi Visuma elementi ir izgatavoti no enerģijas.
Uguns ir laba līdzība. Skatoties uz to, rodas iespaids par tā materialitāti, taču to nevar pieskarties.
Kosmoloģija skolēniem
Visuma rašanās teorijas īsi tiek apgūtas skolās astronomijas stundās. Studentiemaprakstiet galvenās teorijas par to, kā veidojās mūsu pasaule, kas ar to notiek tagad un kā tā attīstīsies nākotnē.
Nodarbību mērķis ir iepazīstināt bērnus ar elementārdaļiņu, ķīmisko elementu un debess ķermeņu veidošanās būtību. Bērniem domātās teorijas par Visuma izcelsmi tiek reducētas līdz Lielā sprādziena teorijas prezentācijai. Skolotāji izmanto vizuālo materiālu: slaidus, tabulas, plakātus, ilustrācijas. Viņu galvenais uzdevums ir modināt bērnos interesi par apkārtējo pasauli.
