Το ζήτημα της προέλευσης του Σύμπαντος με όλες τις γνωστές και μέχρι στιγμής άγνωστες ιδιότητές του ανησυχεί τον άνθρωπο από αμνημονεύτων χρόνων. Αλλά μόνο στον 20ό αιώνα, μετά την ανακάλυψη της κοσμολογικής διαστολής, το ζήτημα της εξέλιξης του Σύμπαντος άρχισε να διευκρινίζεται σταδιακά. Τα τελευταία επιστημονικά στοιχεία οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν μας γεννήθηκε πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης. Αλλά τι ακριβώς εξερράγη εκείνη τη στιγμή και τι, στην πραγματικότητα, υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, παρέμενε ακόμα ένα μυστήριο. Η πληθωριστική θεωρία για την εμφάνιση του κόσμου μας, που δημιουργήθηκε στα τέλη του 20ού αιώνα, κατέστησε δυνατή την σημαντική πρόοδο στην επίλυση αυτών των ζητημάτων και η γενική εικόνα των πρώτων στιγμών του Σύμπαντος είναι ήδη καλά σκιαγραφημένη σήμερα, αν και πολλές τα προβλήματα περιμένουν ακόμα στα φτερά.
Επιστημονική άποψη για τη δημιουργία του κόσμου
Μέχρι τις αρχές του περασμένου αιώνα, υπήρχαν μόνο δύο απόψεις για την προέλευση του σύμπαντός μας. Οι επιστήμονες πίστευαν ότι είναι αιώνιο και αμετάβλητο και οι θεολόγοι είπαν ότι ο Κόσμος δημιουργήθηκε και θα είχε ένα τέλος. Ο εικοστός αιώνας, έχοντας καταστρέψει πολλά από αυτά που δημιουργήθηκαν τις προηγούμενες χιλιετίες, μπόρεσε να δώσει τις απαντήσεις του στα περισσότερα από τα ερωτήματα που απασχόλησαν το μυαλό των επιστημόνων του παρελθόντος. Και ίσως ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του περασμένου αιώνα είναι η αποσαφήνιση του ζητήματος πώς προέκυψε το σύμπαν στο οποίο ζούμε και ποιες υποθέσεις υπάρχουν για το μέλλον του.
Απλός αστρονομικό γεγονός- η επέκταση του Σύμπαντος μας - οδήγησε σε πλήρη αναθεώρηση όλων των κοσμογονικών εννοιών και στην ανάπτυξη νέας φυσικής - της φυσικής των αναδυόμενων και εξαφανιζόμενων κόσμων. Μόλις πριν από 70 χρόνια, ο Έντουιν Χάμπλ ανακάλυψε ότι το φως από πιο μακρινούς γαλαξίες είναι «πιο κόκκινο» από το φως από τους κοντινότερους. Επιπλέον, η ταχύτητα ύφεσης αποδείχθηκε ότι ήταν ανάλογη με την απόσταση από τη Γη (νόμος επέκτασης του Χαμπλ). Αυτό ανακαλύφθηκε χάρη στο φαινόμενο Doppler (η εξάρτηση του μήκους κύματος του φωτός από την ταχύτητα της πηγής φωτός). Δεδομένου ότι οι πιο μακρινοί γαλαξίες φαίνεται να είναι πιο «κόκκινοι», θεωρήθηκε ότι απομακρύνονται με μεγαλύτερη ταχύτητα. Παρεμπιπτόντως, δεν σκορπίζονται αστέρια ή ακόμη και μεμονωμένοι γαλαξίες, αλλά σμήνη γαλαξιών. Τα πλησιέστερα αστέρια και γαλαξίες συνδέονται μεταξύ τους με βαρυτικές δυνάμεις και σχηματίζουν σταθερές δομές. Επιπλέον, σε όποια κατεύθυνση και αν κοιτάξετε, σμήνη γαλαξιών διασκορπίζονται από τη Γη με την ίδια ταχύτητα και μπορεί να φαίνεται ότι ο Γαλαξίας μας είναι το κέντρο του Σύμπαντος, αλλά δεν είναι έτσι. Όπου και αν βρίσκεται ο παρατηρητής, θα δει την ίδια εικόνα παντού - όλοι οι γαλαξίες διασκορπίζονται από αυτόν.
Αλλά μια τέτοια διασπορά της ύλης πρέπει να έχει αρχή. Αυτό σημαίνει ότι όλοι οι γαλαξίες έπρεπε να είχαν γεννηθεί σε ένα σημείο. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι αυτό συνέβη πριν από περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια. Τη στιγμή μιας τέτοιας έκρηξης, η θερμοκρασία ήταν πολύ υψηλή και έπρεπε να εμφανιστούν πολλά φωτεινά κβάντα. Φυσικά, με την πάροδο του χρόνου, όλα κρυώνουν και τα κβάντα διασκορπίζονται στον αναδυόμενο χώρο, αλλά οι απόηχοι του Big Bang έπρεπε να έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα.
Η πρώτη επιβεβαίωση του γεγονότος της έκρηξης ήρθε το 1964, όταν οι Αμερικανοί ραδιοαστρονόμοι R. Wilson και A. Penzias ανακάλυψαν ανάλογη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με θερμοκρασία περίπου 3 ° Kelvin (–270 ° C). Αυτή η ανακάλυψη, η οποία ήταν απροσδόκητη για τους επιστήμονες, τους έπεισε ότι η Μεγάλη Έκρηξη έγινε πραγματικά και ότι το σύμπαν ήταν πολύ ζεστό στην αρχή.
Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης βοήθησε να εξηγηθούν πολλά από τα προβλήματα που αντιμετωπίζει η κοσμολογία. Αλλά, δυστυχώς, και ίσως ευτυχώς, έθεσε επίσης μια σειρά από νέα ερωτήματα. Συγκεκριμένα: Τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη; Γιατί ο χώρος μας έχει μηδενική καμπυλότητα και είναι σωστή η Ευκλείδεια γεωμετρία που διδάσκεται στο σχολείο; Εάν η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι σωστή, τότε γιατί το τρέχον μέγεθος του Σύμπαντός μας είναι πολύ μεγαλύτερο από το 1 εκατοστό που προβλέπει η θεωρία; Γιατί το Σύμπαν είναι εκπληκτικά ομοιογενές, ενώ σε οποιαδήποτε έκρηξη, η ύλη διασκορπίζεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις εξαιρετικά ανομοιόμορφα; Τι οδήγησε στην αρχική θέρμανση του Σύμπαντος σε μια αδιανόητη θερμοκρασία μεγαλύτερη από 10 13 K;
Όλα αυτά έδειχναν ότι η θεωρία του Big Bang ήταν ελλιπής. Πολύς καιρόςφάνηκε ότι δεν ήταν πλέον δυνατό να προχωρήσουμε περαιτέρω. Μόλις ένα τέταρτο του αιώνα, χάρη στα έργα των Ρώσων φυσικών E. Gliner και A. Starobinsky, καθώς και του Αμερικανού A. Gus, περιγράφτηκε ένα νέο φαινόμενο - μια υπερταχεία πληθωριστική επέκταση του Σύμπαντος. Η περιγραφή αυτού του φαινομένου βασίζεται σε καλά μελετημένους κλάδους της θεωρητικής φυσικής - τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και τη θεωρία κβαντικού πεδίου. Σήμερα είναι γενικά αποδεκτό ότι αυτή ακριβώς η περίοδος, που ονομάζεται "πληθωρισμός", προηγήθηκε της Μεγάλης Έκρηξης.
Η ουσία του πληθωρισμού
Όταν προσπαθείτε να δώσετε μια ιδέα για την οντότητα αρχική περίοδοη ζωή του σύμπαντος πρέπει να λειτουργεί με τόσο πολύ μικρούς και υπερ-μεγάλους αριθμούς που η φαντασία μας δύσκολα τους αντιλαμβάνεται. Ας προσπαθήσουμε να χρησιμοποιήσουμε κάποια αναλογία για να κατανοήσουμε την ουσία της διαδικασίας πληθωρισμού.
Φανταστείτε μια πλαγιά βουνού καλυμμένη με χιόνι, στην οποία διασκορπίζονται διάφορα μικρά αντικείμενα - βότσαλα, κλαδιά και κομμάτια πάγου. Κάποιος στην κορυφή αυτής της πλαγιάς έφτιαξε μια μικρή χιονόμπαλα και την άφησε να κυλήσει στο βουνό. Προχωρώντας προς τα κάτω, η χιονόμπαλα αυξάνεται σε μέγεθος, καθώς κολλάνε νέα στρώματα χιονιού με όλες τις εγκλείσεις. Και τι μεγαλύτερο μέγεθοςχιονόμπαλα, τόσο πιο γρήγορα θα μεγαλώσει. Πολύ σύντομα θα μετατραπεί από μια μικρή χιονόμπαλα σε μια τεράστια μπάλα. Εάν η κλίση καταλήξει σε άβυσσο, τότε θα πετάξει σε αυτήν με μια συνεχώς αυξανόμενη ταχύτητα. Έχοντας φτάσει στο κάτω μέρος, το κομμάτι θα χτυπήσει το κάτω μέρος της αβύσσου και τα συστατικά του θα διασκορπιστούν προς όλες τις κατευθύνσεις (παρεμπιπτόντως, μέρος της κινητικής ενέργειας του σβώλου θα πάει για τη θέρμανση του περιβάλλοντος και του σκορπισμένου χιονιού). Τώρα θα περιγράψουμε τις κύριες διατάξεις της θεωρίας χρησιμοποιώντας την παρεχόμενη αναλογία. Πρώτα απ 'όλα, οι φυσικοί έπρεπε να εισαγάγουν ένα υποθετικό πεδίο, το οποίο ονομάστηκε "φουσκωτό" (από τη λέξη "πληθωρισμός"). Αυτό το πεδίο γέμισε ολόκληρο το χώρο (στην περίπτωσή μας, χιόνι στην πλαγιά). Λόγω τυχαίων διακυμάνσεων, χρειάστηκε διαφορετικές έννοιεςσε αυθαίρετες χωρικές περιοχές και σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Τίποτα σημαντικό δεν συνέβη έως ότου σχηματίστηκε τυχαία μια ομοιόμορφη διαμόρφωση αυτού του πεδίου με μέγεθος μεγαλύτερο από 10 -33 εκατοστά. Όσο για το Σύμπαν που παρατηρούμε, προφανώς είχε μέγεθος 10 -27 εκατοστών στις πρώτες στιγμές της ζωής του. μια τέτοια κλίμακα, οι βασικοί νόμοι της φυσικής που μας είναι γνωστοί σήμερα ισχύουν ήδη, οπότε είναι δυνατόν να προβλεφθεί η περαιτέρω συμπεριφορά του συστήματος. Αποδεικνύεται ότι αμέσως μετά από αυτό, η χωρική περιοχή που καταλαμβάνεται από διακυμάνσεις (από το λατ. Fluctuatio - "διακύμανση", τυχαίες αποκλίσεις των παρατηρούμενων φυσικές ποσότητεςαπό τις μέσες τιμές τους), αρχίζει να αυξάνεται σε μέγεθος πολύ γρήγορα και το πεδίο inflaton τείνει να καταλαμβάνει μια θέση στην οποία η ενέργειά του είναι ελάχιστη (η χιονόμπαλα έχει κυλήσει). Αυτή η διαστολή διαρκεί μόνο 10 -35 δευτερόλεπτα, αλλά αυτός ο χρόνος είναι αρκετός για να αυξηθεί η διάμετρος του Σύμπαντος κατά τουλάχιστον 10 27 φορές και μέχρι το τέλος της πληθωριστικής περιόδου το Σύμπαν μας έχει αποκτήσει μέγεθος περίπου 1 εκ. Ο πληθωρισμός τελειώνει όταν το πεδίο inflaton φτάνει την ελάχιστη ενέργεια του - δεν υπάρχει πουθενά να πέσει περαιτέρω. Ταυτόχρονα, το συσσωρευμένο κινητική ενέργειαμετατρέπεται σε ενέργεια των σωματιδίων που γεννιούνται και σκορπίζονται, με άλλα λόγια, το Σύμπαν θερμαίνεται. Αυτή ακριβώς η στιγμή ονομάζεται Big Bang σήμερα.
Το βουνό, το οποίο αναφέρθηκε παραπάνω, μπορεί να έχει μια πολύ δύσκολη ανακούφιση - αρκετά διαφορετικά ελάχιστα, κοιλάδες από κάτω και κάθε λογής λόφους και βουβώνες. Χιονόμπαλες (μελλοντικά σύμπαντα) γεννιούνται συνεχώς στην κορυφή του βουνού λόγω διακυμάνσεων πεδίου. Κάθε κομμάτι μπορεί να γλιστρήσει σε οποιοδήποτε από τα ελάχιστα, δημιουργώντας το δικό του σύμπαν με συγκεκριμένες παραμέτρους. Επιπλέον, τα σύμπαντα μπορεί να διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Οι ιδιότητες του Σύμπαντος μας είναι εκπληκτικά προσαρμοσμένες για να διασφαλίσουν ότι θα δημιουργηθεί έξυπνη ζωή σε αυτό. Άλλα σύμπαντα μπορεί να ήταν λιγότερο τυχερά.
Για άλλη μια φορά, θα ήθελα να τονίσω ότι η περιγραφείσα διαδικασία γέννησης του Σύμπαντος "πρακτικά από το τίποτα" βασίζεται σε αυστηρά επιστημονικούς υπολογισμούς. Παρ 'όλα αυτά, κάθε άτομο που γνωρίζει για πρώτη φορά τον μηχανισμό πληθωρισμού που περιγράφεται παραπάνω έχει πολλές ερωτήσεις.
Απαντώντας σε δύσκολες ερωτήσεις
Σήμερα το σύμπαν μας αποτελείται από ένας μεγάλος αριθμόςαστέρια, για να μην αναφέρουμε την κρυφή μάζα. Και μπορεί να φαίνεται ότι η συνολική ενέργεια και μάζα του σύμπαντος είναι τεράστια. Και είναι εντελώς ακατανόητο πώς όλα αυτά θα μπορούσαν να χωρέσουν στον αρχικό όγκο των 10 -99 cm 3. Ωστόσο, δεν υπάρχει μόνο ύλη στο Σύμπαν, αλλά και ένα βαρυτικό πεδίο. Είναι γνωστό ότι η ενέργεια του τελευταίου είναι αρνητική και, όπως αποδείχθηκε, στο Σύμπαν μας, η ενέργεια της βαρύτητας αντισταθμίζει ακριβώς την ενέργεια που περιέχεται σε σωματίδια, πλανήτες, αστέρια και άλλα τεράστια αντικείμενα. Έτσι, ο νόμος διατήρησης της ενέργειας εκπληρώνεται τέλεια και η συνολική ενέργεια και μάζα του Σύμπαντός μας είναι πρακτικά ίση με το μηδέν. Αυτή η περίσταση εξηγεί εν μέρει γιατί το αρχικό Σύμπαν δεν μετατράπηκε αμέσως μετά την εμφάνισή του σε μια τεράστια μαύρη τρύπα. Η συνολική του μάζα ήταν εντελώς μικροσκοπική και στην αρχή δεν υπήρχε τίποτα να καταρρεύσει. Και μόνο σε μεταγενέστερα στάδια ανάπτυξης εμφανίστηκαν τοπικοί θρόμβοι ύλης, ικανοί να δημιουργήσουν τέτοια βαρυτικά πεδία κοντά τους, από τα οποία ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει. Κατά συνέπεια, τα σωματίδια από τα οποία «δημιουργούνται» τα αστέρια αρχικό στάδιοη ανάπτυξη απλά δεν υπήρχε. Τα στοιχειώδη σωματίδια άρχισαν να γεννιούνται εκείνη την περίοδο της ανάπτυξης του Σύμπαντος, όταν το πεδίο inflaton έφτασε στο ελάχιστο της δυνητικής ενέργειας και ξεκίνησε το Big Bang.
Η περιοχή που καταλαμβάνεται από το πεδίο inflaton αυξήθηκε με ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός, αλλά αυτό δεν έρχεται στο ελάχιστο σε αντίθεση με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Μόνο τα υλικά σώματα δεν μπορούν να κινούνται γρηγορότερα από το φως, και μέσα αυτή η υπόθεσητο φανταστικό, μη υλικό όριο της περιοχής όπου γεννήθηκε το Σύμπαν κινούνταν (ένα παράδειγμα υπερφώτιστης κίνησης είναι η κίνηση ενός φωτεινού σημείου κατά μήκος της επιφάνειας της Σελήνης με την ταχεία περιστροφή του λέιζερ να το φωτίζει).
Εξάλλου περιβάλλονδεν αντιστάθηκε καθόλου στην επέκταση της περιοχής του διαστήματος, που καλύπτεται από ένα ολοένα και ταχύτερα αναπτυσσόμενο φουσκωτό πεδίο, αφού δεν φαίνεται να υπάρχει για τον αναδυόμενο Κόσμο. Η γενική σχετικότητα δηλώνει ότι η φυσική εικόνα που βλέπει ο παρατηρητής εξαρτάται από το πού βρίσκεται και πώς κινείται. Έτσι, η εικόνα που περιγράφεται παραπάνω ισχύει για τον "παρατηρητή" που βρίσκεται μέσα σε αυτήν την περιοχή. Επιπλέον, αυτός ο παρατηρητής δεν θα μάθει ποτέ τι συμβαίνει έξω από την περιοχή του χώρου όπου βρίσκεται. Ένας άλλος "παρατηρητής" που κοιτάζει αυτήν την περιοχή από έξω δεν θα εντοπίσει καθόλου επέκταση. V καλύτερη περίπτωσηθα δει μόνο μια μικρή σπίθα, η οποία, σύμφωνα με το ρολόι του, θα εξαφανιστεί σχεδόν αμέσως. Ακόμα και η πιο εξελιγμένη φαντασία αρνείται να αντιληφθεί μια τέτοια εικόνα. Και όμως φαίνεται να είναι σωστό. Τουλάχιστον, αυτό πιστεύουν οι σύγχρονοι επιστήμονες, αντλώντας εμπιστοσύνη στους ήδη ανακαλυφθέντες νόμους της Φύσης, η ορθότητα των οποίων έχει επαληθευτεί επανειλημμένα.
Πρέπει να ειπωθεί ότι αυτό το πεδίο inflaton συνεχίζει να υπάρχει και να παρουσιάζει διακυμάνσεις ακόμη και τώρα. Αλλά μόνο εμείς, οι εσωτερικοί παρατηρητές, δεν είμαστε σε θέση να το δούμε αυτό - άλλωστε, για εμάς μια μικρή περιοχή έχει μετατραπεί σε ένα κολοσσιαίο Σύμπαν, τα όρια του οποίου ούτε το φως δεν μπορεί να φτάσει.
Έτσι, αμέσως μετά το τέλος του πληθωρισμού, ένας υποθετικός εσωτερικός παρατηρητής θα έβλεπε το Σύμπαν γεμάτο ενέργεια με τη μορφή σωματιδίων υλικών και φωτονίων. Εάν όλη η ενέργεια που θα μπορούσε να μετρήσει ο εσωτερικός παρατηρητής μετατραπεί σε μάζα σωματιδίων, τότε παίρνουμε περίπου 10 80 kg. Οι αποστάσεις μεταξύ των σωματιδίων αυξάνονται γρήγορα λόγω της γενικής διαστολής. Οι βαρυτικές δυνάμεις έλξης μεταξύ σωματιδίων μειώνουν την ταχύτητά τους, οπότε η διαστολή του Σύμπαντος μετά το τέλος της πληθωριστικής περιόδου επιβραδύνεται σταδιακά.
Αυτά τα επικίνδυνα αντισωματίδια
Αμέσως μετά τη γέννηση, το σύμπαν συνέχισε να μεγαλώνει και να ψύχεται. Ταυτόχρονα, η ψύξη πραγματοποιήθηκε, μεταξύ άλλων, λόγω της τυπικής επέκτασης του χώρου. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίαχαρακτηρίζεται από μήκος κύματος που μπορεί να σχετίζεται με τη θερμοκρασία - όσο μεγαλύτερο είναι το μέσο μήκος κύματος ακτινοβολίας, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία. Αλλά εάν ο χώρος επεκταθεί, τότε η απόσταση μεταξύ των δύο "καμπούρων" του κύματος θα αυξηθεί, και, κατά συνέπεια, το μήκος του. Αυτό σημαίνει ότι στον διαστελλόμενο χώρο η θερμοκρασία της ακτινοβολίας πρέπει επίσης να μειωθεί. Που επιβεβαιώνει το εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασίασύγχρονη ακτινοβολία λειψάνων.
Καθώς επεκτείνεται, αλλάζει και η σύνθεση της ύλης που γεμίζει τον κόσμο μας. Τα κουάρκ συνδυάζονται σε πρωτόνια και νετρόνια και το Σύμπαν είναι γεμάτο με στοιχειώδη σωματίδια που μας είναι ήδη γνωστά - πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, νετρίνα και φωτόνια. Υπάρχουν επίσης αντισωματίδια. Οι ιδιότητες των σωματιδίων και των αντισωματιδίων είναι σχεδόν πανομοιότυπες. Φαίνεται ότι ο αριθμός τους θα πρέπει να είναι ο ίδιος αμέσως μετά τον πληθωρισμό. Αλλά τότε όλα τα σωματίδια και τα αντισωματίδια θα εκμηδενίζονταν αμοιβαία και δεν θα υπήρχε οικοδομικό υλικό για τους γαλαξίες και εμάς τους ίδιους. Και εδώ ήμασταν πάλι τυχεροί. Η φύση έχει διασφαλίσει ότι υπάρχουν ελαφρώς περισσότερα σωματίδια από τα αντισωματίδια. Χάρη σε αυτή τη μικρή διαφορά υπάρχει ο κόσμος μας. Και η ακτινοβολία του λειψάνου είναι απλώς συνέπεια του αφανισμού (δηλαδή της αμοιβαίας καταστροφής) σωματιδίων και αντισωματιδίων. Φυσικά στις αρχικό στάδιοη ενέργεια της ακτινοβολίας ήταν πολύ υψηλή, αλλά λόγω της διαστολής του χώρου και, κατά συνέπεια, της ψύξης της ακτινοβολίας, αυτή η ενέργεια μειώθηκε γρήγορα. Τώρα η ενέργεια της ακτινοβολίας του λειψάνου είναι περίπου δέκα χιλιάδες φορές (10 4 φορές) μικρότερη από την ενέργεια που περιέχεται σε τεράστια στοιχειώδη σωματίδια.
Σταδιακά, η θερμοκρασία του Σύμπαντος έπεσε στα 10 10 Κ. Μέχρι τότε, η ηλικία του Σύμπαντος ήταν περίπου 1 λεπτό. Μόνο τώρα τα πρωτόνια και τα νετρόνια ήταν σε θέση να συνδυαστούν στους πυρήνες του δευτερίου, του τριτίου και του ηλίου. Αυτό οφειλόταν σε πυρηνικές αντιδράσειςτην οποία οι άνθρωποι έχουν ήδη μελετήσει καλά με την έκρηξη θερμοπυρηνικών βομβών και την εκμετάλλευση πυρηνικούς αντιδραστήρεςστο ΕΔΑΦΟΣ. Ως εκ τούτου, μπορεί κανείς με βεβαιότητα να προβλέψει πόσα και ποια στοιχεία μπορεί να εμφανιστούν σε έναν τέτοιο πυρηνικό λέβητα. Αποδείχθηκε ότι η τρέχουσα παρατηρούμενη αφθονία φωτεινών στοιχείων είναι σε καλή συμφωνία με τους υπολογισμούς. Αυτό σημαίνει ότι οι φυσικοί νόμοι που γνωρίζουμε είναι οι ίδιοι σε ολόκληρο το παρατηρήσιμο μέρος του Σύμπαντος και ήταν έτσι ήδη στα πρώτα δευτερόλεπτα μετά την εμφάνιση του κόσμου μας. Επιπλέον, περίπου το 98% του ηλίου που υπάρχει στη φύση σχηματίστηκε ακριβώς στα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η προέλευση των γαλαξιών
Αμέσως μετά τη γέννηση, το Σύμπαν πέρασε μια πληθωριστική περίοδο ανάπτυξης - όλες οι αποστάσεις αυξήθηκαν γρήγορα (από την άποψη ενός εσωτερικού παρατηρητή). Ωστόσο, η πυκνότητα ενέργειας σε διαφορετικά σημεία στο διάστημα δεν μπορεί να είναι ακριβώς η ίδια - μερικές ανομοιογένειες είναι πάντα παρούσες. Ας υποθέσουμε ότι σε κάποια περιοχή η ενέργεια είναι ελαφρώς υψηλότερη από ό, τι στις γειτονικές. Αλλά δεδομένου ότι όλα τα μεγέθη αυξάνονται γρήγορα, τότε το μέγεθος αυτής της περιοχής θα πρέπει επίσης να αυξηθεί. Μετά το τέλος της πληθωριστικής περιόδου, αυτή η διευρυμένη περιοχή θα έχει ελαφρώς περισσότερα σωματίδια από τον περιβάλλοντα χώρο και η θερμοκρασία της θα είναι ελαφρώς υψηλότερη.
Συνειδητοποιώντας το αναπόφευκτο της εμφάνισης τέτοιων περιοχών, οι υποστηρικτές της πληθωριστικής θεωρίας στράφηκαν στους πειραματιστές: "είναι απαραίτητο να εντοπιστούν διακυμάνσεις της θερμοκρασίας ..." - δήλωσαν. Και το 1992 αυτή η επιθυμία εκπληρώθηκε. Σχεδόν ταυτόχρονα, ο ρωσικός δορυφόρος "Relikt-1" και ο αμερικανικός "COBE" εντόπισαν τις απαιτούμενες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας της ακτινοβολίας του λειψάνου. Όπως ήδη αναφέρθηκε, το σύγχρονο Σύμπαν έχει θερμοκρασία 2,7 K και οι θερμοκρασιακές αποκλίσεις που βρέθηκαν από τους επιστήμονες από το μέσο όρο ήταν περίπου 0,00003 Κ. Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι τέτοιες αποκλίσεις ήταν δύσκολο να εντοπιστούν πριν. Έτσι η θεωρία του πληθωρισμού έλαβε άλλη επιβεβαίωση.
Με την ανακάλυψη των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας, εμφανίστηκε μια άλλη συναρπαστική ευκαιρία - να εξηγήσουμε πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες. Άλλωστε, για να συμπιέσουν οι βαρυτικές δυνάμεις την ύλη, απαιτείται ένα αρχικό έμβρυο - μια περιοχή με αυξημένη πυκνότητα. Εάν η ύλη κατανέμεται ομοιόμορφα στο διάστημα, τότε η βαρύτητα, όπως το γαϊδούρι του Μπουρίνταν, δεν ξέρει προς ποια κατεύθυνση να ενεργήσει. Αλλά είναι ακριβώς οι περιοχές με περίσσεια ενέργειας που προκαλούν πληθωρισμό. Τώρα οι βαρυτικές δυνάμεις γνωρίζουν τι να δράσουν, δηλαδή τις πιο πυκνές περιοχές που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια της πληθωριστικής περιόδου. Υπό την επίδραση της βαρύτητας, αυτές οι αρχικά ελαφρώς πιο πυκνές περιοχές θα συρρικνωθούν και από αυτά θα σχηματιστούν άστρα και γαλαξίες στο μέλλον.
Ευτυχισμένο παρόν
Η παρούσα στιγμή της εξέλιξης του Σύμπαντος είναι εξαιρετικά καλά προσαρμοσμένη για τη ζωή και θα διαρκέσει για πολλά ακόμη δισεκατομμύρια χρόνια. Τα αστέρια θα γεννηθούν και θα πεθάνουν, οι γαλαξίες θα περιστρέφονται και θα συγκρούονται και τα σμήνη των γαλαξιών θα πετούν μακριά ο ένας από τον άλλο. Επομένως, η ανθρωπότητα έχει άφθονο χρόνο για αυτοβελτίωση. Είναι αλήθεια, η ίδια η έννοια του "τώρα" για τέτοια απέραντο σύμπανόπως το δικό μας είναι κακώς καθορισμένο. Έτσι, για παράδειγμα, η ζωή που παρατηρούν οι αστρονόμοι των κβάζαρ σε απόσταση 10-14 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη είναι ακριβώς 10-14 δισεκατομμύρια χρόνια από το «τώρα» μας.
Σήμερα, οι επιστήμονες είναι σε θέση να εξηγήσουν τις περισσότερες ιδιότητες του Σύμπαντός μας, από τη στιγμή των 10 -42 δευτερολέπτων μέχρι σήμερα και ακόμη και πέρα. Μπορούν επίσης να εντοπίσουν τον σχηματισμό των γαλαξιών και να προβλέψουν το μέλλον του σύμπαντος με μεγάλη αυτοπεποίθηση. Παρ 'όλα αυτά, εξακολουθεί να υπάρχει μια σειρά "μικρών" ακατανόητων. Αυτή είναι κυρίως η ουσία της κρυφής μάζας (σκοτεινή ύλη) και της σκοτεινής ενέργειας. Επιπλέον, υπάρχουν πολλά μοντέλα που εξηγούν γιατί το Σύμπαν μας περιέχει πολλά περισσότερα σωματίδια από αντισωματίδια και θα θέλαμε να αποφασίσουμε στο τέλος με την επιλογή ενός σωστού μοντέλου.
Όπως μας διδάσκει η ιστορία της επιστήμης, είναι συνήθως «μικρές ατέλειες» που ανοίγουν περαιτέρω δρόμους ανάπτυξης, έτσι ώστε οι επόμενες γενιές επιστημόνων σίγουρα να έχουν κάτι να κάνουν. Επιπλέον, βαθύτερα θέματα είναι ήδη στην ατζέντα των φυσικών και των μαθηματικών. Γιατί ο χώρος μας είναι τρισδιάστατος; Γιατί όλες οι σταθερές στη φύση είναι σαν «προσαρμοσμένες» έτσι ώστε να προκύψει ευφυής ζωή; Και τι είναι η βαρύτητα; Οι επιστήμονες προσπαθούν ήδη να απαντήσουν σε αυτές τις ερωτήσεις.
Και φυσικά, ας αφήσουμε χώρο για εκπλήξεις. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι τέτοιες θεμελιώδεις ανακαλύψεις όπως η επέκταση του Σύμπαντος, η παρουσία φωτονίων υπολοίπων και η ενέργεια του κενού έγιναν, θα έλεγε κανείς, τυχαία και δεν ήταν αναμενόμενες από την επιστημονική κοινότητα.
Ενέργεια κενού - Προέλευση και συνέπειες
Τι περιμένει το Σύμπαν μας στο μέλλον; Πριν από μερικά χρόνια, οι θεωρητικοί είχαν μόνο δύο δυνατότητες σε αυτό το θέμα. Εάν η πυκνότητα ενέργειας στο Σύμπαν είναι χαμηλή, τότε θα επεκταθεί για πάντα και σταδιακά θα κρυώσει. Εάν η πυκνότητα ενέργειας είναι μεγαλύτερη από μια ορισμένη κρίσιμη τιμή, τότε το στάδιο διαστολής θα αντικατασταθεί από το στάδιο συμπίεσης. Το σύμπαν θα συρρικνωθεί και θα θερμανθεί. Αυτό σημαίνει ότι μία από τις βασικές παραμέτρους που καθορίζουν την ανάπτυξη του Σύμπαντος είναι μέση πυκνότηταενέργεια. Έτσι, αστροφυσικές παρατηρήσεις που έγιναν πριν από το 1998 έδειξαν ότι η πυκνότητα ενέργειας είναι περίπου 30% της κρίσιμης τιμής. Και πληθωριστικά μοντέλα προέβλεψαν ότι η ενεργειακή πυκνότητα πρέπει να είναι ίση με την κρίσιμη. Οι απολογητές της θεωρίας του πληθωρισμού δεν ντράπηκαν πολύ από αυτό. Παραμέρισαν τους αντιπάλους τους και είπαν ότι το 70% που λείπει «με κάποιο τρόπο θα βρεθεί». Και πραγματικά βρέθηκαν. Αυτή είναι μια μεγάλη νίκη για τη θεωρία του πληθωρισμού, αν και η ενέργεια που βρέθηκε ήταν τόσο περίεργη που προκάλεσε περισσότερα ερωτήματα παρά απαντήσεις.
Φαίνεται ότι η σκοτεινή ενέργεια που ψάχνουμε είναι η ενέργεια του ίδιου του κενού.
Στο μυαλό των ανθρώπων που δεν συνδέονται με τη φυσική, ένα κενό είναι "όταν δεν υπάρχει τίποτα" - δεν έχει σημασία, δεν έχει σωματίδια, δεν υπάρχουν πεδία. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Ο τυπικός ορισμός του κενού είναι μια κατάσταση χωρίς σωματίδια. Δεδομένου ότι η ενέργεια εμπεριέχεται ακριβώς στα σωματίδια, τότε, όπως πιστεύεται εύλογα όλοι, συμπεριλαμβανομένων των επιστημόνων, δεν υπάρχουν σωματίδια - δεν υπάρχει ούτε ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια του κενού είναι μηδενική. Όλη αυτή η ευτυχισμένη εικόνα κατέρρευσε το 1998, όταν αστρονομικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι η ύφεση των γαλαξιών αποκλίνει ελαφρώς από τον νόμο του Hubble. Το σοκ που προκλήθηκε από αυτές τις παρατηρήσεις μεταξύ των κοσμολόγων δεν κράτησε πολύ. Πολύ γρήγορα, άρχισαν να δημοσιεύονται άρθρα που εξηγούν αυτό το γεγονός. Η πιο απλή και φυσική από αυτές αποδείχθηκε ότι ήταν η ιδέα της ύπαρξης θετικής ενέργειας κενού. Εξάλλου, ένα κενό, τελικά, σημαίνει απλώς την απουσία σωματιδίων, αλλά γιατί μόνο τα σωματίδια μπορούν να έχουν ενέργεια; Η ανιχνευμένη σκοτεινή ενέργεια διανεμήθηκε στο διάστημα εκπληκτικά ομοιόμορφα. Είναι δύσκολο να επιτευχθεί μια τέτοια ομοιογένεια, διότι εάν αυτή η ενέργεια περιέχονταν σε κάποια άγνωστα σωματίδια, η βαρυτική αλληλεπίδραση θα τα ανάγκαζε να συγκεντρωθούν σε μεγάλα συγκροτήματα όπως οι γαλαξίες. Επομένως, η ενέργεια που κρύβεται στο κενό-διάστημα εξηγεί πολύ κομψά τη δομή του κόσμου μας.
Ωστόσο, άλλες, πιο εξωτικές, παραλλαγές της παγκόσμιας τάξης είναι επίσης δυνατές. Για παράδειγμα, το μοντέλο Quintessence, τα στοιχεία του οποίου προτάθηκαν από τον σοβιετικό φυσικό A.D. Dolgov το 1985, υποδηλώνει ότι συνεχίζουμε να γλιστράμε στην ίδια την διαφάνεια που αναφέρθηκε στην αρχή της ιστορίας μας. Και έχουμε κυλήσει για πολύ καιρό και δεν υπάρχει τέλος σε αυτή τη διαδικασία. Ένα ασυνήθιστο όνομα, δανεισμένο από τον Αριστοτέλη, υποδηλώνει μια ορισμένη «νέα οντότητα» που έχει σχεδιαστεί για να εξηγήσει γιατί ο κόσμος είναι διατεταγμένος με αυτόν τον τρόπο και όχι διαφορετικά.
Σήμερα, η απάντηση στο ερώτημα για το μέλλον του Σύμπαντος μας έχει αυξηθεί σημαντικά. Και εξαρτώνται ουσιαστικά από ποια θεωρία που εξηγεί την κρυφή ενέργεια είναι σωστή. Ας υποθέσουμε ότι ισχύει η απλούστερη εξήγηση, στην οποία η ενέργεια του κενού είναι θετική και δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Σε αυτή την περίπτωση, το Σύμπαν δεν θα συρρικνωθεί ποτέ και δεν κινδυνεύουμε από υπερθέρμανση και Μεγάλο Βαμβάκι. Αλλά τα καλά πράγματα έχουν ένα τίμημα. Σε αυτή την περίπτωση, όπως δείχνουν οι υπολογισμοί, δεν θα μπορέσουμε ποτέ να προσεγγίσουμε όλα τα αστέρια στο μέλλον. Επιπλέον, ο αριθμός των γαλαξιών που είναι ορατοί από τη Γη θα μειωθεί και σε 10-20 δισεκατομμύρια χρόνια μόνο μερικοί γειτονικοί γαλαξίες θα παραμείνουν στη διάθεση της ανθρωπότητας, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, του Γαλαξία μας, καθώς και της γειτονικής Ανδρομέδας. Η ανθρωπότητα δεν θα είναι πλέον σε θέση να αυξηθεί ποσοτικά, και τότε θα είναι απαραίτητο να αντιμετωπιστεί η ποιοτική της συνιστώσα. Ως παρηγοριά, μπορούμε να πούμε ότι τα πολλά εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια που θα είναι στη διάθεσή μας σε ένα τόσο μακρινό μέλλον είναι επίσης πολλά.
Ωστόσο, χρειαζόμαστε αστέρια; 20 δισεκατομμύρια χρόνια είναι πολύς χρόνος. Άλλωστε, μέσα σε λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, η ζωή εξελίχθηκε από τριλοβίτες σε ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΣ... Έτσι, οι μακρινοί μας απόγονοι, ίσως, θα διαφέρουν από εμάς ακόμη περισσότερο σε εμφάνιση και δυνατότητες από ό, τι είμαστε από τριλοβίτες. Τι τους υπόσχεται ακόμη πιο μακρινό μέλλον, σύμφωνα με τις προβλέψεις των σύγχρονων επιστημόνων; Είναι σαφές ότι τα αστέρια θα «πεθάνουν» με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, αλλά θα δημιουργηθούν και νέα. Αυτή η διαδικασία δεν είναι επίσης ατελείωτη - μετά από περίπου 10 14 χρόνια, σύμφωνα με τους επιστήμονες, μόνο αχνά φωτεινά αντικείμενα θα παραμείνουν στο Σύμπαν - λευκοί και σκοτεινοί νάνοι, αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες. Σχεδόν όλοι τους θα πεθάνουν επίσης σε 10 37 χρόνια, αφού έχουν εξαντλήσει όλα τους τα αποθέματα ενέργειας. Μέχρι αυτή τη στιγμή, μόνο οι μαύρες τρύπες θα παραμείνουν, καταβροχθίζοντας όλο το υπόλοιπο της ύλης. Τι μπορεί να καταστρέψει μια μαύρη τρύπα; Οποιεσδήποτε προσπάθειές μας να το κάνουμε αυτό αυξάνουν μόνο τη μάζα του. Αλλά «τίποτα δεν διαρκεί για πάντα κάτω από το φεγγάρι». Αποδεικνύεται ότι οι μαύρες τρύπες αργά αλλά εκπέμπουν σωματίδια. Αυτό σημαίνει ότι η μάζα τους μειώνεται σταδιακά. Όλες οι μαύρες τρύπες θα πρέπει επίσης να εξαφανιστούν σε περίπου 10 100 χρόνια. Μετά από αυτό, μόνο στοιχειώδη σωματίδια, η απόσταση μεταξύ των οποίων θα είναι πολύ μεγαλύτερη από το μέγεθος του σύγχρονου Σύμπαντος (περίπου 10 90 φορές) - άλλωστε, το Σύμπαν επεκτείνεται όλο αυτό το διάστημα! Και, φυσικά, θα παραμείνει η ενέργεια του κενού, που θα κυριαρχήσει απόλυτα στο Σύμπαν.
Παρεμπιπτόντως, οι ιδιότητες ενός τέτοιου χώρου μελετήθηκαν για πρώτη φορά από τον W. de Sitter το 1922. Έτσι οι απόγονοί μας είτε θα πρέπει να αλλάξουν τους φυσικούς νόμους του Σύμπαντος, είτε να μετακινηθούν σε άλλα σύμπαντα. Τώρα μου φαίνεται απίστευτο, αλλά θέλω να πιστεύω στη δύναμη της ανθρωπότητας, όπως κι αν φαίνεται, η ανθρωπότητα, σε ένα τόσο μακρινό μέλλον. Γιατί έχει πολύ χρόνο. Παρεμπιπτόντως, είναι πιθανό ότι ακόμη και τώρα, χωρίς να το γνωρίζουμε, δημιουργούμε νέα σύμπαντα. Για να προκύψει ένα νέο σύμπαν σε μια πολύ μικρή περιοχή, είναι απαραίτητο να ξεκινήσει μια διαδικασία πληθωρισμού, η οποία είναι δυνατή μόνο σε υψηλές πυκνότητες ενέργειας. Αλλά οι πειραματιστές δημιουργούν εδώ και καιρό τέτοιες περιοχές συγκρούοντας σωματίδια σε επιταχυντές ... Και παρόλο που αυτές οι ενέργειες είναι ακόμα πολύ μακριά από τον πληθωρισμό, η πιθανότητα δημιουργίας ενός σύμπαντος σε έναν επιταχυντή δεν είναι πλέον μηδενική. Δυστυχώς, είμαστε ο πολύ «απομακρυσμένος παρατηρητής» για τον οποίο η διάρκεια ζωής αυτού του «τεχνητού» σύμπαντος είναι πολύ μικρή και δεν μπορούμε να διεισδύσουμε σε αυτό και να δούμε τι συμβαίνει εκεί ...
Πιθανά σενάρια για την ανάπτυξη του κόσμου μας
1. Ένα παλλόμενο μοντέλο του Σύμπαντος, στο οποίο μετά την περίοδο επέκτασης έρχεται η περίοδος συμπίεσης και όλα τελειώνουν με το Big Bang
2. Σύμπαν με αυστηρά προσαρμοσμένη μέση πυκνότητα, ίση ακριβώς με την κρίσιμη. Σε αυτή την περίπτωση, ο κόσμος μας είναι Ευκλείδειος και η επέκτασή του επιβραδύνεται συνεχώς.
3. Το σύμπαν διαστέλλεται ομοιόμορφα με αδράνεια. Είναι υπέρ ενός τόσο ανοιχτού μοντέλου του κόσμου που μέχρι πρόσφατα μαρτυρούσαν τα δεδομένα για τον υπολογισμό της μέσης πυκνότητας του Σύμπαντός μας
4. Ένας κόσμος που επεκτείνεται με συνεχώς αυξανόμενη ταχύτητα. Τα τελευταία πειραματικά δεδομένα και θεωρητικές μελέτες υποδηλώνουν ότι το Σύμπαν διασκορπίζεται όλο και πιο γρήγορα και παρά την Ευκλείδεια φύση του κόσμου μας, τα περισσότερα απόοι γαλαξίες στο μέλλον θα είναι απρόσιτοι για εμάς. Και η ίδια σκοτεινή ενέργεια φταίει για μια τόσο περίεργη διάταξη του κόσμου, η οποία σήμερα συνδέεται με κάποιο είδος εσωτερικής ενέργειας ενός κενού που γεμίζει όλο τον χώρο.
Σεργκέι Ρούμπιν, Διδάκτωρ Φυσικομαθηματικών Επιστημών
Αστρονομία
Αστροφυσική., And. ραδιοαστρονομία
Marchevsky V.A., υποψήφιος φυσικών και μαθηματικών επιστημών
ΜΙΑ ΠΙΘΑΝΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ
Εισαγωγή
Μέχρι τώρα, έχουν εξεταστεί μόνο δύο επιλογές για την ανάπτυξη του Σύμπαντος: ένα ανοιχτό και ένα κλειστό μοντέλο του. Κατά τη γνώμη μας, μια ακόμη εκδοχή έχει το δικαίωμα να υπάρχει, εάν, φυσικά, επιβεβαιωθούν πειραματικά οι παραδοχές που έγιναν στο έργο σχετικά με την ύπαρξη απτής διαρροής ενέργειας στο κενό. Τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι το σύμπαν δεν είναι ανεξάρτητο φυσικό σύστημα, και επομένως μπορεί να εξεταστεί μια τρίτη επιλογή. Τι πρόκειται να κάνουμε.
1. Η προϋπόθεση για μια σταθερή δυναμική κατανομή της ύλης στον Μεταγαλαξία
Ας υποθέσουμε ότι το σύμπαν επεκτεινόταν αρχικά από ένα κοινό κέντρο. Ταυτόχρονα, ήρθε μια τέτοια στιγμή που οι δυνάμεις που προκάλεσαν αυτήν τη διαστολή έπαψαν να ενεργούν, η περαιτέρω κίνηση συνεχίστηκε λόγω αδρανειακών δυνάμεων. Μια τέτοια στιγμή πρέπει να είχε έρθει, αλλιώς δεν θα είχαμε τον «Νόμο του Χαμπλ».
Για να αφήσει ένα στοιχείο όγκου μιας μονάδας μάζας σε μια ομοιόμορφη σφαίρα ακτίνας r, το άθροισμα των δυναμικών και των κινητικών ενεργειών του πρέπει να είναι ίσο με το μηδέν, δηλαδή
4 P z V2 3prg 4 2
PrCr, εδώ V είναι η ταχύτητα ενός στοιχείου όγκου μιας μονάδας μάζας, p είναι ο μέσος όρος
η πυκνότητα της σφαίρας, G είναι η σταθερά βαρύτητας. Αυτή η εξίσωση μπορεί να ξαναγραφεί σε μια ελαφρώς διαφορετική μορφή:
V = Hg, H = 2 (1)
εδώ H είναι η σταθερά του Hubble. Ας ονομάσουμε αυτήν τη θέση δυναμική και σταθερή για το στοιχείο.
2. Πιθανές κατανομές της ύλης στον Μεταγαλαξία
Στην πραγματικότητα, αντικείμενα που βρίσκονται σε μια αυθαίρετα επιλεγμένη απόσταση r από το κέντρο, τη στιγμή της λήξης της δράσης των δυνάμεων διαστολής, θα μπορούσαν να έχουν ταχύτητες τόσο μεγαλύτερες όσο και χαμηλότερες από αυτές που απαιτούνται σύμφωνα με τη συνθήκη (1).
Αντικείμενα με ταχύτητες μεγαλύτερες από (1) μετακινήθηκαν στις επιφάνειες άλλων σφαιρών πιο απομακρυσμένες από το κέντρο έως ότου οι ταχύτητές τους άρχισαν να ικανοποιούν τη συνθήκη (1). Λόγω του γεγονότος ότι τα γρηγορότερα αντικείμενα έφυγαν από τη σφαίρα της ακτίνας Γ, η μέση πυκνότητά του μειώθηκε και για αντικείμενα με ταχύτητες μικρότερες από (1), κατέστη επίσης δυνατή η ικανοποίηση της σχέσης (1). Έτσι, μετά από δισεκατομμύρια χρόνια (εάν αυτή η αναδιανομή έχει ήδη λήξει), όλα τα αντικείμενα θα έπρεπε να έχουν διανεμηθεί στο διάστημα σύμφωνα με τη σχέση (1).
Πρέπει να σημειωθεί ότι επί του παρόντος παρατηρούνται αντικείμενα που μπορούν προσωρινά να εγκαταλείψουν αυτήν τη σταθερή δυναμική κατανομή, για παράδειγμα, γαλαξίες που εκρήγνυνται. Μετά την έκρηξη, τα μέρη αποκτούν επιπλέον ταχύτητες. Για παράδειγμα, σκεφτείτε
τη θέση όταν το ένα μέρος λαμβάνει επιπλέον ώθηση προς την κατεύθυνση από το κέντρο του Μεταγαλαξία και το άλλο - προς το κέντρο. Στη συνέχεια, μπορούμε να εφαρμόσουμε το προηγούμενο σκεπτικό σε αυτά και να δείξουμε ότι θα καταλαμβάνουν δυναμικά σταθερές θέσεις όλο και πιο μακριά από το κέντρο του Μεταγαλαξία σε σχέση με τη θέση που δεν θα είχε καταληφθεί από έναν εκρηγμένο γαλαξία.
Όπως είναι γνωστό, η σχέση (1) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλα τα αντικείμενα των οποίων οι ταχύτητες είναι πολύ μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η θεωρία της σχετικότητας του Α. Αϊνστάιν. Δεν θα το κάνουμε αυτό. Ας δώσουμε προσοχή στο γεγονός ότι λόγω του περιορισμού της ταχύτητας των πραγματικών αντικειμένων από το μέγεθος της ταχύτητας του φωτός, πρέπει να υπάρχει το όριο του Μεταγαλαξία.
3. Προοπτική παραλλαγή της ανάπτυξης του Σύμπαντος
Από την άποψη της συμπεριφοράς του Μεταγαλαξία κοντά στα σύνορα, θα εξετάσουμε δύο δυνατότητες, μία από τις οποίες, κατά τη γνώμη μας, μπορεί να πραγματοποιηθεί:
1. Εάν οι ταχύτητες των αντικειμένων μέσα στον Μεταγαλαξία και κοντά στο όριο είναι τέτοιες που οι δυναμικές και οι κινητικές τους ενέργειες είναι ίσες, τότε ολόκληρος ο Μεταγαλαξίας θα πρέπει να επεκταθεί επ 'αόριστον.
2. Εάν οι ταχύτητες αντικειμένων μόνο κοντά στο όριο είναι μικρότερες από τις παραπάνω τιμές, τότε μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα θα πρέπει να επιβραδύνουν και να αρχίσουν να κινούνται πίσω στο κέντρο του Μεταγαλαξία, αλλάζοντας καθώς μετακινούνται στο κέντρο την τιμή του δυναμικού ενέργεια της σφαίρας, το όριο της οποίας διασχίζουν. Κατά συνέπεια, θα μεταφέρουν μαζί τους αντικείμενα που βρίσκονται πέρα από την επιφάνεια αυτής της σφαίρας. Στη συνέχεια, η οιονεί συστολή του Μεταγαλαξία πρέπει να ξεκινήσει, όχι ταυτόχρονα σε ολόκληρο τον όγκο, όπως υποτίθεται τώρα, αλλά από εξωτερικό σύνοροπρος το κέντρο, αναγκάζοντας σταδιακά όλο και περισσότερα νέα αντικείμενα να αλλάξουν την κατεύθυνση της κίνησής τους. Είναι σημαντικό ότι θα περάσουν το κεντρικό σημείο σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.
Θα ήθελα να επιστήσω την προσοχή σε μια πιθανότητα, εάν στην αρχή αυτής της διαδικασίας κάποια μεμονωμένα αντικείμενα κοντά στο όριο του Μεταγαλαξία είχαν ταχύτητες τέτοιες που η κινητική τους ενέργεια ήταν μεγαλύτερη ή ίση με το δυναμικό, τότε έπρεπε να ξεπεράσουν αυτό το όριο. Τέτοια μεμονωμένα αντικείμενα μπορούν να παρατηρηθούν πέρα από τα σύνορά του και όσο περισσότερο χρόνο έχει περάσει από τη στιγμή που πέρασαν τα σύνορα, τόσο πιο μακριά από αυτό θα έπρεπε να βρίσκονται. Παρατηρώντας τα, είναι δυνατό να εκτιμηθεί ο χρόνος που πέρασαν τα σύνορα και είμαστε στον πρώτο κύκλο επέκτασης του Σύμπαντος ή όχι;
Σε αυτή την περίπτωση, η διαδικασία της κίνησης της ύλης πρέπει να έχει περιοδικό χαρακτήρα. Όπως φαίνεται στο έργο, σύγχρονες εκτιμήσειςΟι πυκνότητες του Σύμπαντος αντιστοιχούν σε ένα κλειστό μοντέλο, τότε από τον νόμο της διατήρησης της ενέργειας προκύπτει ότι αντικείμενα που πετούν μέχρι το κέντρο του Μεταγαλαξία και αυξάνουν την ταχύτητά τους λόγω πιθανής ενέργειας, παρατηρώντας την κεντρική συμμετρία, θα πετάξουν μακριά του Το Η εικόνα της επέκτασης του Σύμπαντος θα επαναληφθεί, μόνο κατά τη διάρκεια μιας ορισμένης χρονικής περιόδου θα υπάρξει αντίθετη κίνηση αντικειμένων: προς το κέντρο και από το κέντρο του Μεταγαλαξία. Και ως συνέπεια αυτού, θα υπάρχει η πιθανότητα ως αποτέλεσμα ανελαστικών συγκρούσεων ενός μικρού μέρους τους, η κινητική τους ενέργεια να μειωθεί λόγω μετασχηματισμών σε άλλους τύπους ενέργειας.
Μια τέτοια ταλαντωτική διαδικασία θα πρέπει να συμβαίνει περιοδικά, περνώντας από το στάδιο της αρχικής δυναμικής και ισορροπικής κατάστασης: η προϋπόθεση για την κατανομή της ύλης στο διάστημα σύμφωνα με το (1) στον Μεταγαλαξία. Επιπλέον, υπάρχει πιθανότητα μικρό μέροςΟι γαλαξίες κοντά στα σύνορα μπορούν να αποκτήσουν ταχύτητες επαρκείς για να ξεπεράσουν αυτό το όριο και να φύγουν από τον Μεταγαλαξία. Με την πάροδο του χρόνου, λόγω μιας τέτοιας διαδικασίας και της πιθανότητας συγκρούσεων κατά τις επερχόμενες κινήσεις, η περιοριστική ακτίνα περιοδικών ταλαντώσεων του Μεταγαλαξία μπορεί να μειωθεί. Ένα τέτοιο σενάριο
η περιοδική επέκταση και οιονεί συστολή του Μεταγαλαξία είναι πολύ πραγματική. Στη συνέχεια, τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα μπορούν να ληφθούν παρατηρώντας το όριο του Μεταγαλαξία.
Μέχρι τώρα, κανείς δεν έχει ψάξει για το περίγραμμα του Μεταγαλαξία και δεν έχει βρεθεί. Είναι πολύ πιθανό τα κβάζαρ που παρατηρούν οι αστρονόμοι να είναι αρκετά κατάλληλα για το ρόλο των φάρων. Στα έργα, εφιστάται η προσοχή στο γεγονός ότι «η εγγενής πυκνότητα (των κβάζαρ) αυξάνεται με την αύξηση του Ζ πολύ γρηγορότερα από (1 + Ζ) 3 στο 0< Z <1 , и резко спадает при Z < 2 . «Хочется процитировать еще одну работу : «Е. Ни и ее коллеги из Гавайского университета обнаружили самую далекую из наблюдаемых когда-либо галактик. Галактика НТМ6А видна благодаря усилению ее изображения гравитационной линзой - скоплением галактик Abel 370, находящихся на луче зрения. До сих пор самым далеким из известных объектов был квазар Z = 6,28 . Галактика НТМ6А имеет Z = 6,56, и поэтому видна только в ИК-диапазоне». Если это действительно единичные объекты за границей Метагалактики, то тогда существует большая вероятность того, что мы живем в периодическом мире.
συμπέρασμα
Η φύση είναι οικονομική, δεν επινοεί πάντα νέες μορφές, αλλά συχνά χρησιμοποιεί έτοιμες. Έτσι, το μοντέλο μας για το Σύμπαν μοιάζει πολύ με ένα σφαιρικό σμήνος. Είναι γνωστό ότι είναι πολύ σταθερά και ζουν αρκετά, επομένως, το Σύμπαν μας μπορεί να υπάρχει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να περάσει από τη φάση της συμπίεσης σε ένα σημείο. Αυτή η περίοδος είναι δεκάδες, και πιθανώς εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από έναν κύκλο από την επέκταση στη συστολή σε ένα κλειστό μοντέλο του Σύμπαντος.
Προς το παρόν, η καθυστέρηση της παρατηρησιακής αστρονομίας στην περιοχή των μεταγαλαξιακών αποστάσεων είναι πολύ αισθητή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μέχρι τώρα υπάρχει και χρησιμοποιείται μόνο μία μέθοδος για την εκτίμηση αυτών των αποστάσεων, με βάση το φαινόμενο Doppler και τον νόμο του Hubble. Μέχρι να εξαλειφθεί αυτή η καθυστέρηση, οι θεωρητικές εξελίξεις μπορούν να πάνε αρκετά μακριά από την πραγματική εικόνα του κόσμου.
Βιβλιογραφία
1. Marchevsky V.A. Υπάρχει τουλάχιστον ένας απτός καταβόθρας ενέργειας στο κενό στο Σύμπαν; Πραγματικά προβλήματα της σύγχρονης επιστήμης, Νο. 1, 2006.
2. Marchevsky V.A. Είναι πραγματική η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος; στο ίδιο δωμάτιο.
3. Schmidt Μ., Ar. J., 151, 393, 1968, Ar. J., 162, 371, 1970.
4. Φυσικές ειδήσεις στο Διαδίκτυο. UFN, 172, 4, 2002.
Για περαιτέρω ανάγνωση του άρθρου, πρέπει να αγοράσετε ολόκληρο το κείμενο. Τα άρθρα αποστέλλονται σε μορφή PDFστο ταχυδρομείο που υποδεικνύεται κατά την πληρωμή. Ο χρόνος παράδοσης είναι λιγότερο από 10 λεπτά... Κόστος ενός άρθρου - 150 ρούβλια.
Παρόμοιες επιστημονικές εργασίες με θέμα "Επιστήμη της Επιστήμης"
- Είναι πραγματική η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος;
V. A. MARCHEVSKY - 2006
- Προσδιορισμός της φυσικής μορφής της ύπαρξης του Κόσμου και εκτίμηση των βασικών παραμέτρων του Κόσμου και του κενού
V. A. MARCHEVSKY - 2008
Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Εκπαίδευσης
GOU VPO USTU-UPI που πήρε το όνομά του από τον πρώτο Πρόεδρο της Ρωσίας B.N. Γέλτσιν "
Ινστιτούτο Εκπαιδευτικών Τεχνολογιών Πληροφορικής
Σχολή εξ αποστάσεως εκπαίδευσης
αφηρημένη
με θέμα: Εξέλιξη του Σύμπαντος, τα διάφορα μοντέλα του
με πειθαρχία: Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης
Αικατερίνμπουργκ
Εισαγωγή
Τι είναι το Σύμπαν, η Γη, η Σελήνη, ο Sunλιος, τα αστέρια; Πού είναι η αρχή και πού το τέλος του Σύμπαντος, πόσο καιρό υπάρχει, από τι αποτελείται και πού βρίσκονται τα όρια της γνώσης του; Η μελέτη του Σύμπαντος, έστω και μόνο ένα μέρος του που γνωρίζουμε, είναι μια αποθαρρυντική εργασία. Για να λάβει τις πληροφορίες που έχουν οι σύγχρονοι επιστήμονες, χρειάστηκε το έργο πολλών γενεών.
Το πρόβλημα της προέλευσης του σύμπαντος απασχόλησε τους ανθρώπους ακόμη και πριν από την έλευση της σύγχρονης επιστήμης. Το ενδιαφέρον βασίζεται στην επιθυμία να φτάσουμε στη βασική αιτία όλων όσων υπάρχουν. Στη Βίβλο, για παράδειγμα, αναφέρεται ακόμη και η ακριβής ημερομηνία δημιουργίας του κόσμου - 5 χιλιάδες χρόνια π.Χ. Η ιστορική αιτιολόγηση αυτής της ημερομηνίας μπορεί να είναι ότι αντιστοιχεί κατά προσέγγιση στην τελευταία εποχή των παγετώνων - 10 χιλιάδες χρόνια π.Χ. Τον 5ο αιώνα μ.Χ., ο συγγραφέας της «Χριστιανικής Επιστήμης» μακάριος Αυγουστίνος επεσήμανε ότι πριν από την εμφάνιση του σύμπαντος, η έννοια του χρόνου δεν έχει νόημα, κάτι που εκπληκτικά συμπίπτει με τις ιδέες της σύγχρονης επιστήμης. Ο Αυγουστίνος έγραψε ότι ο Θεός δημιούργησε το σύμπαν και τον χρόνο, οπότε δεν υπήρχε χρόνος πριν από τη γέννηση του σύμπαντος. Γιατί, λοιπόν, το σύμπαν δημιουργήθηκε σε κάποια συγκεκριμένη χρονική στιγμή; Οι αρχαίοι Έλληνες: ο Πλάτωνας, ο Αριστοτέλης πίστευαν ότι ο κόσμος είναι αμετάβλητος και υπάρχει για πάντα, αλλά μερικές φορές συμβαίνουν καταστροφές σε αυτόν που ρίχνουν την ανθρωπότητα πίσω.
Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να αναλύσει διάφορα μοντέλα ύπαρξης και εξέλιξης του Σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένων των σεναρίων για την ανάπτυξη του Ηλιακού Συστήματος, του οποίου ο πλανήτης μας Γη αποτελεί συστατικό.
Κεφάλαιο 1. Σύνθεση του Σύμπαντος και το Μέγεθός του
Το ορατό μέρος του Σύμπαντος αποτελείται από εκατοντάδες δισεκατομμύρια γαλαξίες και κάθε γαλαξίας περιέχει δεκάδες δισεκατομμύρια αστέρια. Για κάθε κάτοικο της Γης υπάρχουν ένα δισεκατομμύριο αστέρια, το οποίο διευρύνει σε μεγάλο βαθμό τις δυνατότητες του μικρού πρίγκιπα Exupery, ο οποίος ήταν σεμνός ικανοποιημένος με έναν μόνο πλανήτη. Τα αστέρια στο σύμπαν συνδυάζονται σε γιγαντιαία αστρικά συστήματα που ονομάζονται γαλαξίες. Αυτό όμως είναι μόνο το ορατό μέρος του Σύμπαντος.
Το αστρικό σύστημα, που περιλαμβάνει τον Sunλιο μας ως ένα συνηθισμένο αστέρι, ονομάζεται Γαλαξίας. Ο αριθμός των αστεριών στον Γαλαξία είναι περίπου 1012 (τρισεκατομμύρια). Ο Γαλαξίας μας, ένα λαμπερό ασημένιο σμήνος αστεριών, περικυκλώνει ολόκληρο τον ουρανό, αποτελώντας το μεγαλύτερο μέρος του Γαλαξία μας. Το ηλιακό σύστημα δεν βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία. Στο κέντρο του Γαλαξία υπάρχει ένας πυρήνας με διάμετρο 1000-2000 pc - ένα γιγαντιαίο πυκνό σμήνος αστεριών. Ο πυρήνας περιέχει πολλούς κόκκινους γίγαντες και Κεφείδες μικρής περιόδου (μεγάλα σμήνη αστεριών).
Τα αστέρια στην επάνω κύρια ακολουθία, ειδικά οι υπεργίγαντες και οι κλασικοί Κεφαλίδες, αποτελούν τον νεότερο πληθυσμό. Βρίσκεται πιο μακριά από το κέντρο και σχηματίζει ένα σχετικά λεπτό στρώμα ή δίσκο. Μεταξύ των αστεριών αυτού του δίσκου είναι η σκονισμένη ύλη και τα σύννεφα αερίου. Υποζύγοι και γίγαντες σχηματίζουν ένα σφαιρικό σύστημα γύρω από τον πυρήνα και το δίσκο του Γαλαξία.
Η επιστήμη γνωρίζει τη φύση μόνο του 5% της ουσίας από την οποία αποτελείται το σύμπαν. Αυτά τα 5% (4% συνηθισμένη ύλη - πλανήτες, νεφελώματα κ.λπ., 1% των άστρων και των γαλαξιών) βλέπουμε τριγύρω και είμαστε φτιαγμένοι από αυτό. Τα υπόλοιπα είναι ένα μεγάλο μυστήριο, δηλαδή 70% σκοτεινή ενέργεια (μια πρόσφατα ανακαλυφθείσα μορφή αντιβαρύτητας) και 25% σκοτεινή ύλη (αόρατα σωματίδια με άγνωστες ιδιότητες) και 5% ορατή ύλη (βλ. Εικ. 1).
Η μάζα του Γαλαξία μας υπολογίζεται τώρα με διαφορετικούς τρόπους, είναι περίπου 2 * 1011 ηλιακές μάζες (η μάζα του Sunλιου είναι 2 * 1030 κιλά) και το 1/1000 από αυτό περικλείεται σε διαστρικό αέριο και σκόνη. Η μάζα του γαλαξία στην Ανδρομέδα είναι σχεδόν η ίδια και η μάζα του γαλαξία στο Τρίγωνο εκτιμάται ότι είναι 20 φορές μικρότερη. Ο γαλαξίας μας έχει πλάτος 100.000 έτη φωτός. Μέσα από επίπονη δουλειά, ο αστρονόμος Μόσχας V.V. Ο Kukarin το 1944 βρήκε ενδείξεις για τη σπειροειδή δομή του Γαλαξία και αποδείχθηκε ότι ζούμε σε ένα χώρο μεταξύ δύο σπειροειδών βραχιόνων, φτωχών αστέρων. Σε ορισμένα σημεία του ουρανού μέσω τηλεσκοπίου, και σε ορισμένα σημεία ακόμη και με γυμνό μάτι, μπορεί κανείς να διακρίνει στενές ομάδες αστεριών, που συνδέονται με αμοιβαία βαρύτητα ή σμήνη αστεριών.
Κεφάλαιο 2. Μοντέλα εξέλιξης του Σύμπαντος
Το σύμπαν είναι ό, τι υπάρχει. Από τους μικρότερους κόκκους σκόνης και ατόμων έως τεράστιες συστάδες ύλης από αστρικούς κόσμους και αστρικά συστήματα. Επομένως, δεν θα είναι λάθος να πούμε ότι οποιαδήποτε επιστήμη, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, μελετά το Σύμπαν, πιο συγκεκριμένα, τη μία ή την άλλη πλευρά του. Η χημεία μελετά τον κόσμο των μορίων, τη φυσική - τον κόσμο των ατόμων και των στοιχειωδών σωματιδίων, τη βιολογία - τα φαινόμενα της ζωντανής φύσης. Υπάρχει όμως μια επιστημονική πειθαρχία, αντικείμενο της οποίας είναι το ίδιο το Σύμπαν. Αυτός είναι ένας ειδικός κλάδος της αστρονομίας, η λεγόμενη κοσμολογία. Η Κοσμολογία είναι το δόγμα του Σύμπαντος στο σύνολό του.
Με την ανάπτυξη της κυβερνητικής σε διάφορους τομείς της επιστημονικής έρευνας, οι τεχνικές μοντελοποίησης έχουν γίνει πολύ δημοφιλείς. Η κατασκευή διαφόρων μοντέλων είναι ένας από τους σημαντικούς τρόπους γνώσης του αντικειμενικά υπάρχοντος κόσμου. Αντικείμενα, φαινόμενα και διαδικασίες που συμβαίνουν στο Σύμπαν είναι πολύ περίπλοκα. Η μοντελοποίηση καθιστά δυνατή την ανάδειξη των πιο ουσιαστικών, χαρακτηριστικών χαρακτηριστικών αυτών των διαδικασιών.
Με την ανάπτυξη της επιστήμης, αποκαλύπτοντας όλο και περισσότερο τις φυσικές διαδικασίες που συμβαίνουν στον κόσμο γύρω μας, οι περισσότεροι επιστήμονες σταδιακά στράφηκαν σε υλιστικές ιδέες για το άπειρο του Σύμπαντος. Εδώ η ανακάλυψη από τον I. Newton (1643 - 1727) του νόμου της καθολικής βαρύτητας, που δημοσιεύτηκε το 1687, είχε μεγάλη σημασία.
Μία από τις σημαντικές συνέπειες αυτού του νόμου ήταν ο ισχυρισμός ότι σε ένα πεπερασμένο Σύμπαν, όλη η ύλη του σε ένα περιορισμένο χρονικό διάστημα θα πρέπει να συσπειρωθεί σε ένα ενιαίο κλειστό σύστημα, ενώ σε ένα άπειρο Σύμπαν, υπό τη δράση της βαρύτητας, η ύλη είναι συγκεντρώθηκαν σε ορισμένους περιορισμένους όγκους (σύμφωνα με τις τότε ιδέες, στα αστέρια), γεμίζοντας ομοιόμορφα το Σύμπαν.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας που δημιούργησε ο Α. Αϊνστάιν (1879 - 1955) έχει μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη σύγχρονων ιδεών σχετικά με τη δομή και την ανάπτυξη του Σύμπαντος. Γενικεύει τη θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα σε μεγάλες μάζες και ταχύτητες κίνησης συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός. Πράγματι, μια τεράστια μάζα ύλης συγκεντρώνεται σε γαλαξίες και οι ταχύτητες των μακρινών γαλαξιών και των κβάζαρ είναι συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός.
Μία από τις σημαντικές συνέπειες της γενικής θεωρίας της σχετικότητας είναι το συμπέρασμα σχετικά με τη συνεχή κίνηση της ύλης στο Σύμπαν - τη μη στασιμότητα του Σύμπαντος. Αυτό το συμπέρασμα ελήφθη στη δεκαετία του 1920 από τον σοβιετικό μαθηματικό A.A. Φρίντμαν (1888 - 1925). Έδειξε ότι, ανάλογα με τη μέση πυκνότητα της ύλης, το Σύμπαν πρέπει είτε να διαστέλλεται είτε να συστέλλεται. Στο μέλλον, η διαστολή του Σύμπαντος θα αντικατασταθεί από συστολή και σε μια μέση πυκνότητα ίση ή μικρότερη από την κρίσιμη, η διαστολή δεν θα σταματήσει. Οι δύο τελευταίες επιλογές εξετάστηκαν ενεργά από τους αστροφυσικούς και στη δεκαετία του '80 περιλάμβαναν την αφάνταστα ταχεία επέκταση του Σύμπαντος (πληθωρισμός), που πραγματοποιήθηκε τις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης.
Η θεωρία του Αλεξάντερ Φρίντμαν, σε αντίθεση με τον Αϊνστάιν, που θεωρούσε το Σύμπαν σταθερό και αμετάβλητο, περιγράφει πληρέστερα το μοντέλο της προέλευσης και της ανάπτυξής του. Οι απόψεις του Friedman έθεσαν τα θεμέλια για περαιτέρω μελέτη των διαδικασιών που συμβαίνουν στο σύμπαν.
Ένα θεμελιωδώς νέο στάδιο στην ανάπτυξη της σύγχρονης εξελικτικής κοσμολογίας σχετίζεται με το όνομα του Αμερικανού φυσικού G.A. Gamow (1904-1968), χάρη στον οποίο η έννοια του καυτού σύμπαντος εισήλθε στην επιστήμη. Σύμφωνα με το προτεινόμενο μοντέλο για την «αρχή» του εξελισσόμενου Σύμπαντος, το «πρώτο άτομο» του Lemaitre αποτελείτο από εξαιρετικά συμπιεσμένα νετρόνια, η πυκνότητα των οποίων έφτασε σε μια τερατώδη τιμή - ένα κυβικό εκατοστό πρωτογενούς ύλης ζύγιζε ένα δισεκατομμύριο τόνους. Ως αποτέλεσμα της έκρηξης αυτού του "πρώτου ατόμου", σύμφωνα με τον G.A. Gamow, σχηματίστηκε ένα ολοσχηματισμένο κοσμολογικό καζάνι με θερμοκρασία της τάξης των τριών δισεκατομμυρίων βαθμών, όπου πραγματοποιήθηκε η φυσική σύνθεση χημικών στοιχείων. Θραύσματα του πρωτεύοντος αυγού - μεμονωμένα νετρόνια στη συνέχεια διαλύθηκαν σε ηλεκτρόνια και πρωτόνια, τα οποία, με τη σειρά τους, σε συνδυασμό με μη διασπασμένα νετρόνια, αποτέλεσαν τους πυρήνες των μελλοντικών ατόμων. Όλα αυτά συνέβησαν στα πρώτα 30 λεπτά μετά το «Big Bang».
Το καυτό μοντέλο ήταν μια συγκεκριμένη αστροφυσική υπόθεση, υποδεικνύοντας τον τρόπο πειραματικής δοκιμής των συνεπειών του. Ο Γκάμοου προέβλεψε την ύπαρξη υπολειμμάτων θερμικής ακτινοβολίας από το κύριο θερμό πλάσμα αυτή τη στιγμή και οι συνάδελφοί του Dlfer και Hermann, το 1948, υπολόγισαν με ακρίβεια τη θερμοκρασία αυτής της υπολειπόμενης ακτινοβολίας του σύγχρονου Σύμπαντος. Ωστόσο, ο Gamow και οι συνεργάτες του δεν κατάφεραν να δώσουν μια ικανοποιητική εξήγηση για τον φυσικό σχηματισμό και την επικράτηση των βαρέων χημικών στοιχείων στο Σύμπαν, γεγονός που αποτέλεσε την αιτία για τον σκεπτικισμό της θεωρίας του από την πλευρά των ειδικών. Όπως αποδείχθηκε, ο προτεινόμενος μηχανισμός πυρηνικής σύντηξης δεν θα μπορούσε να παρέχει την εμφάνιση της τρέχουσας παρατηρούμενης ποσότητας αυτών των στοιχείων.
Οι επιστήμονες άρχισαν να αναζητούν άλλα φυσικά μοντέλα της «αρχής». Το 1961, ο ακαδημαϊκός Ya.B. Ο Ζέλντοβιτς πρότεινε ένα εναλλακτικό ψυχρό μοντέλο, σύμφωνα με το οποίο το αρχικό πλάσμα αποτελούταν από ένα μείγμα ψυχρών (με θερμοκρασίες κάτω από το απόλυτο μηδέν) εκφυλισμένα σωματίδια - πρωτόνια, ηλεκτρόνια και νετρίνα. Τρία χρόνια αργότερα, οι αστροφυσικοί I.D. Novikov και A.G. Ο Doroshkevich έκανε μια συγκριτική ανάλυση δύο αντίθετων μοντέλων κοσμολογικών αρχικών συνθηκών - θερμών και ψυχρών και υπέδειξε τον τρόπο πειραματικής επαλήθευσης και επιλογής ενός από αυτούς. Προτάθηκε η προσπάθεια ανίχνευσης των υπολειμμάτων της πρωτογενούς ακτινοβολίας μελετώντας το φάσμα της ακτινοβολίας από αστέρια και κοσμικές πηγές ραδιοφώνου. Η ανακάλυψη των υπολειμμάτων της πρωτογενούς ακτινοβολίας θα επιβεβαιώσει την ορθότητα του καυτού μοντέλου, και αν δεν υπάρχουν, τότε αυτό θα μαρτυρήσει υπέρ του ψυχρού μοντέλου.
Στα τέλη της δεκαετίας του '60, μια ομάδα Αμερικανών επιστημόνων με επικεφαλής τον R. Dicke ξεκίνησαν προσπάθειες ανίχνευσης ακτινοβολίας λειψάνων. Αλλά ξεπεράστηκαν από τους L. Pepsias και R. Wilson, οι οποίοι έλαβαν το βραβείο Νόμπελ το 1978 για την ανακάλυψη του φόντου των μικροκυμάτων (αυτό είναι το επίσημο όνομα της υπολειμματικής ακτινοβολίας) σε μήκος κύματος 7,35 cm.
Είναι αξιοσημείωτο ότι οι μελλοντικοί βραβευμένοι με Νόμπελ δεν έψαχναν για ακτινοβολία λειψάνων, αλλά ασχολούνταν κυρίως με τον εντοπισμό σφαλμάτων μιας κεραίας ραδιοφώνου για να εργαστούν σε ένα πρόγραμμα δορυφορικών επικοινωνιών. Από τον Ιούλιο του 1964 έως τον Απρίλιο του 1965, σε διάφορες θέσεις της κεραίας, κατέγραψαν κοσμική ακτινοβολία, η φύση της οποίας αρχικά δεν ήταν σαφής σε αυτούς. Αυτή η ακτινοβολία αποδείχθηκε ότι ήταν ακτινοβολία λειψάνων.
Έτσι, ως αποτέλεσμα πρόσφατων αστρονομικών παρατηρήσεων, ήταν δυνατό να επιλυθεί με σαφήνεια το θεμελιώδες ερώτημα για τη φύση των φυσικών συνθηκών που επικρατούσαν στα πρώτα στάδια της κοσμικής εξέλιξης: το καυτό μοντέλο της "αρχής" αποδείχθηκε το πιο επαρκής. Τα παραπάνω, όμως, δεν σημαίνουν ότι όλες οι θεωρητικές δηλώσεις και συμπεράσματα της κοσμολογικής αντίληψης του Γκάμοου έχουν επιβεβαιωθεί. Από τις δύο αρχικές υποθέσεις της θεωρίας - σχετικά με τη σύνθεση νετρονίων του "κοσμικού αυγού" και τη θερμή κατάσταση του νεαρού σύμπαντος - μόνο η τελευταία "άντεξε τη δοκιμασία του χρόνου", υποδεικνύοντας την ποσοτική υπεροχή της ακτινοβολίας επί της ύλης τις απαρχές της κοσμολογικής διαστολής που παρατηρείται σήμερα.
Το σενάριο "παγώματος" αναπτύχθηκε από τους Αμερικανούς φυσικούς Fred Adams και Gregory Laughlin ακόμη και πριν από την ανακάλυψη της επιταχυνόμενης επέκτασης του Σύμπαντος - το 1997 (το μοντέλο βασίζεται στο τυπικό μοντέλο). Σύμφωνα με το μοντέλο τους, η ιστορία του Σύμπαντος μας εκτείνεται σε τέσσερις εποχές:
Η αστρική εποχή (ξεκίνησε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, τα πρώτα αστέρια άρχισαν να εμφανίζονται στο Σύμπαν και η εντατική παραγωγή ενέργειας ξεκίνησε λόγω πυρηνικής σύντηξης στους αστρικούς εσωτερικούς χώρους. Αυτές οι διαδικασίες συνεχίζονται μέχρι σήμερα. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι όταν το Σύμπαν γίνει 1014 ετών, δεν θα υπάρχει πλέον ελεύθερο υδρογόνο και τα άστρα θα πάψουν να υπάρχουν).
Η εποχή του εκφυλισμού καλύπτει το διάστημα 1015 - 1037 ετών, τα αστέρια νετρονίων και οι λευκοί νάνοι έχουν απομείνει από τους αφρώδεις φωτεινούς, συσσωρεύονται μαύρες τρύπες, οι οποίες αναπτύσσονται έντονα, η πυρηνική ύλη θα χαλάσει, τα πρωτόνια θα αποσυντεθούν σε ποζιτρόνια, φωτόνια, νετρίνα και, Ως αποτέλεσμα, η συνηθισμένη ύλη στη σύνθεση πλανητών και λευκών νάνων θα αρχίσει να μετατρέπεται σε ακτινοβολία.
Η εποχή των μαύρων τρυπών πέφτει στο χρονικό διάστημα 1038 - 10100. Αυτή τη στιγμή, όλα τα πρωτόνια και τα νετρόνια (βαρυόνια) θα εξαφανιστούν και τα μόνα μακροαντικείμενα στο Σύμπαν θα παραμείνουν μαύρες τρύπες και σύντομα θα εξατμιστούν σε ακτινοβολία και θα εξαφανιστούν εκρήξεις.
Η σκοτεινή εποχή θα έρθει όταν η ηλικία του σύμπαντος ξεπεράσει τα 10100 χρόνια. Μόνο κβάντα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σχεδόν 0 θερμοκρασίας και σταθερών λεπτών (νετρίνα, ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια) θα παραμείνουν από την ύλη.
Το μοντέλο «φουσκωμένο σύμπαν» προτάθηκε το 2003 από τους R. Caldwell, M. Kamionkowski και Weinberg. Η επέκταση του Σύμπαντος δεν παρέχει εξήγηση στα μοντέλα του "καυτού Σύμπαντος". Η αυξανόμενη αύξηση της σκοτεινής ενέργειας (κενό) θα οδηγήσει σε μια καθολική κατάρρευση. Ο ρυθμός διαστολής του διαστήματος θα αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που θα διαλύσει τους γαλαξίες, δηλ. εδώ η αντιβαρύτητα, η αφαίρεση όλων των σημείων ταυτόχρονα, απέκτησε αποφασιστική σημασία. Τα πλανητικά συστήματα θα διαλυθούν, οι πλανήτες θα χάσουν την επαφή με τον Sunλιο. Αστέρια και πλανήτες καταστρέφονται. Οι χημικές ενώσεις διασπώνται σε άτομα, αλλά τα άτομα χάνουν επίσης τη σταθερότητα, οι πυρήνες δεν μπορούν να συγκρατήσουν ηλεκτρόνια. Όλα αυτά όμως βρίσκονται στο μακρινό μέλλον.
Υπάρχει ένα μοντέλο σύμφωνα με το οποίο το τέλος του θανάτου του Σύμπαντος μπορεί να συμβεί αύριο. Προτάθηκε για πρώτη φορά από τον φυσικό της Μόσχας M.B. Voloshin, I. Yu. Kobzarev και L.B. Ας βουτήξουμε το 1975. Αυτή η θεωρία λαμβάνει υπόψη την ιδιαιτερότητα του κενού. Δεν υπάρχουν πραγματικά σωματίδια σε αυτό, αλλά τα εικονικά αντίστοιχά τους γεννιούνται και εξαφανίζονται συνεχώς. Ανά πάσα στιγμή, μπορεί να συμβεί σήραγγα κενού από τη μία κατάσταση στην άλλη, και ως αποτέλεσμα, θα παραμείνει χώρος - χρόνος και ύλη με τελείως διαφορετικές ιδιότητες (ή τίποτα).
Η ενέργεια κενού λαμβάνεται υπόψη στη θεωρία της πληθωριστικής επέκτασης του νεογέννητου Σύμπαντος.
Πληθωριστικό μοντέλο του Σύμπαντος - υπόθεση<#"justify">Σενάριο # 4 Γιγαντιαίος Sunλιος
Στο τέλος της ανάπτυξής του, ο τεράστιος κόκκινος Sunλιος θα καταπιεί τη Γη, ο οποίος θα μετατραπεί σε καμένη έρημο.
Ο Sunλιος κάποτε φαινόταν πολύ διαφορετικός από αυτό που κάνει σήμερα. Μετά από δισεκατομμύρια χρόνια, θα αλλάξει ξανά την εμφάνισή του. Ωστόσο, αυτές οι αλλαγές είναι ανεπαίσθητες στην κλίμακα του ανθρώπινου χρόνου. Παρ 'όλα αυτά, ο Sunλιος έχει τον δικό του κύκλο ζωής - τον σχηματισμό της διαστρικής ύλης από ένα σύννεφο, στη συνέχεια μια περίοδο λίγο πολύ ήρεμης ύπαρξης και στη συνέχεια αναπόφευκτο θάνατο.
Σε πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, ο Sunλιος θα χρησιμοποιήσει όλο το υδρογόνο του, θα μεταβεί στο ήλιο και θα γίνει 75 τοις εκατό περισσότερο από σήμερα.
Θα περάσουν μερικά δισεκατομμύρια ακόμη χρόνια και ο νέος Sunλιος θα καταπιεί τον Ερμή και την Αφροδίτη, τους πιο κοντινούς πλανήτες στο κέντρο του ηλιακού συστήματος. Και η Γη, που επιπλέει στην καυτή ατμόσφαιρα του Sunλιου, θα αφήσει την τροχιά της και τελικά θα γίνει σπείρα στο χωνευτήριο ενός τεράστιου αστεριού. Είναι πιθανό ότι ο Άρης θα είναι τυχερός και για περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια θα υπάρχει ένα κλίμα κατάλληλο για τη γέννηση της ζωής ή για την αποκατάστασή της, αν είναι αλήθεια ότι υπήρχε ήδη εκεί αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Σενάριο # 5 Το τέλος ολόκληρου του ηλιακού συστήματος
Οι παγωμένοι πλανήτες του ηλιακού συστήματος θα πετάξουν στο σκοτάδι γύρω από τον λευκό νάνο ήλιο.
Η τρομερή διαστολή που θα συμβεί με τον Sunλιο στο στάδιο του κόκκινου γιγάντιου θα κατεβάσει την αυλαία της σκηνής της επίγειας ζωής. Αλλά αυτή δεν θα είναι η τελευταία πράξη της ύπαρξής του. Ο Sunλιος θα παραμείνει σε αυτήν την κατάσταση για ακόμη ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Θα αρχίσει να τρέφεται με ήλιο και στη συνέχεια θα αρχίσει να καίει άλλα - όλο και πιο βαριά - στοιχεία που βρίσκονται σε μεγαλύτερο βάθος, στον πυρήνα του αστεριού, καταβροχθίζοντας στρώμα προς στρώμα, συρρικνωμένο σαν κρεμμύδι. Όσον αφορά τον σίδηρο, η διαδικασία της θερμοπυρηνικής σύντηξης με την απελευθέρωση ενέργειας θα σταματήσει. Ωστόσο, ο μετασχηματισμός των στοιχείων στο εσωτερικό του αστεριού θα συνεχιστεί και αρκετά ενεργά, αλλά τώρα θα συμβεί ήδη με την απορρόφηση της ενέργειας.
Κατά τη διάρκεια αυτών των διαδοχικών θερμοπυρηνικών αντιδράσεων, θα προκύψουν περίοδοι αστάθειας του theλιου, κατά τη διάρκεια των οποίων η φωτεινότητα θα αλλάξει, δίνοντάς του την εμφάνιση ενός μεταβλητού αστέρα όπως τα παλλόμενα αστέρια - Κηφείδες. Στην τελευταία περίοδο, η αλλαγή φάσης θα επιταχυνθεί, κάθε επόμενη θα είναι μικρότερη από την προηγούμενη. Και όμως, σε αντίθεση με τα αστέρια με μεγαλύτερη μάζα, ο Sunλιος δεν θα τελειώσει αμέσως τη ζωή του, δηλαδή από μια έκρηξη. Τα ανώτερα στρώματα θα «ξεφλουδίσουν» στο διάστημα, σχηματίζοντας ένα πλανητικό νεφέλωμα εκεί.
Στο κέντρο του ηλιακού πλανητικού νεφελώματος, θα παραμείνει ένας ψυχρός πυρήνας υδρογόνου, ηλίου, άνθρακα, οξυγόνου και άλλων - βαρύτερων - στοιχείων. Ο όγκος του θα είναι συγκρίσιμος με αυτόν της Γης και η πυκνότητά του θα είναι εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού (με άλλα λόγια, η μάζα ενός κυβικού εκατοστού μιας τέτοιας ουσίας θα μετρηθεί σε τόνους!)
Cύχοντας για δισεκατομμύρια χρόνια, θα κρυώσει σε θερμοκρασία 4000 Kelvin και η διαδικασία κρυστάλλωσης θα ξεκινήσει στην ουσία του.
Τα λείψανα των επιζώντων πλανητών θα περιστρέφονται γύρω από τον μικρό λευκό Sunλιο, πιθανότατα τον Άρη, τον Δία και τον Κρόνο, των οποίων οι κρύοι δακτύλιοι εξατμίζονται κατά τη φάση του κόκκινου γιγάντιου. Και θα έρθει μια αιώνια νύχτα, κατά την οποία θα είναι τόσο σκοτεινή όσο η πανσέληνος στη Γη σήμερα και ο Sunλιος δεν θα φαίνεται πολύ πιο φωτεινός από άλλα αστέρια.
Σενάριο # 6 Το τέλος του Γαλαξία σε μια μαύρη τρύπα
Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία θα απορροφήσει όλα τα αστέρια του Γαλαξία στο χωνί του.
Αν παρατηρήσετε τον Γαλαξία μας και άλλους μακρινούς γαλαξίες, η προφανής διαφορά χτυπά αμέσως το μάτι σας: η σχετική ηρεμία κυριαρχεί στο αστρικό μας σύστημα, ενώ πολλοί άλλοι γαλαξίες ζουν σε συνεχή δραστηριότητα.
Εκπομπές αερίων, περιοχές υψηλής έντασης σχηματισμού αστεριών, ισχυρά ρεύματα ραδιοκυμάτων, ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα, απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας - όλα αυτά δίνουν στους γαλαξίες την εμφάνιση κοντινών άστρων, ενώ στην πραγματικότητα είναι δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας.
Μία από τις υποθέσεις εξηγεί την ξέφρενη δραστηριότητα αυτών των αστρικών συστημάτων από τις γιγάντιες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα τους, η μάζα των οποίων είναι δεκάδες εκατομμύρια ηλιακές μάζες.
Η ύπαρξη μιας τέτοιας μεγάλης ηλεκτρικής σκούπας διαστήματος, η οποία δεν φαίνεται άμεσα, επιβεβαιώνεται από τα φαινόμενα δίνης που παρατηρήθηκαν από τους αστρονόμους και τις υψηλότερες πτώσεις θερμοκρασίας που συμβαίνουν κατά την αναρρόφηση της ύλης σε μια μαύρη τρύπα και συνοδεύονται από εκπομπές ενέργειας και αερίου Το
Οι αστροφυσικοί, παρατηρώντας το κέντρο του Σύμπαντος μας σε διαφορετικές περιοχές ραδιοκυμάτων, υπέρυθρων ακτίνων Χ και ακτίνων Χ, καθώς και ακτίνες γάμα και συλλέγοντας πολλά δεδομένα, πρότειναν ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας.
Οι επιστήμονες πρότειναν ότι υπάρχει μια αυξημένη συγκέντρωση ύλης στο κέντρο του Γαλαξία μας, η μάζα της οποίας υπερβαίνει τη μάζα του Sunλιου κατά περίπου δύο εκατομμύρια φορές, αλλά η ποσότητα φωτός που φτάνει από εκεί σε εμάς είναι δυσανάλογα μικρή. Παρεμπιπτόντως, για αυτόν τον λόγο κάποιοι επιστήμονες αμφιβάλλουν ότι υπάρχει πράγματι μια τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Αλλά, από την άλλη πλευρά, τέτοιοι ογκώδεις σχηματισμοί, που συμπεριφέρονται σχετικά ήρεμα, έχουν βρεθεί όχι μόνο στον δικό μας, αλλά και σε άλλους φαινομενικά φυσιολογικούς γαλαξίες, για παράδειγμα, στο νεφέλωμα της Ανδρομέδας και στον σύντροφό του Μ32, που μελετήθηκαν πρόσφατα με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble Το
Σως η μαύρη τρύπα σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα συγκρούσεων με άλλους γαλαξίες σε εκείνες τις μακρινές εποχές που το σύμπαν ήταν ακόμα μικρό. Τι συμβαίνει όμως όταν συναντά άλλους γαλαξίες, αν ξυπνήσει ποτέ από τον ύπνο της; Η απάντηση είναι απογοητευτική: η μαύρη τρύπα θα τραβήξει ολόκληρο τον Γαλαξία μας.
Σε αυτή την περίπτωση, ο Γαλαξίας θα αντιμετωπίσει μια απρόβλεπτη μοίρα - στην αρχή θα μετατραπεί σε δίνη αστέρων και αερίου και στη συνέχεια - σε μια πενιχρή περιοχή με απεριόριστα υψηλή πυκνότητα.
συμπέρασμα
Το σύμπαν εξελίσσεται, ταραχώδεις διαδικασίες έλαβαν χώρα στο παρελθόν, συμβαίνουν τώρα και θα συμβούν στο μέλλον. Ο κόσμος γίνεται πιο πολύπλοκος, πιο περίπλοκος και εμφανίζονται νέες θεωρίες. Και η επιστήμη δεν μένει στάσιμη, εμφανίζονται νέες απόψεις, υποθέσεις, διδασκαλίες, αφού «η φύση δεν αποκαλύπτει τα μυστικά της μια για πάντα» (Λ. Α. Σενέκα).
Εάν το Σύμπαν μας απειλείται με θάνατο, τότε ίσως είναι πιθανό στο μέλλον να πετάξουμε σε άλλο Σύμπαν. Από τη γενική θεωρία της σχετικότητας προκύπτει η δυνατότητα ύπαρξης σηράγγων χωροχρόνου και η μετάβαση σε άλλα Σύμπαντα.
Γνωρίζουμε τη δομή του σύμπαντος σε έναν τεράστιο όγκο χώρου, ο οποίος χρειάζεται δισεκατομμύρια χρόνια για να περάσει το φως. Αλλά η εξεταστική σκέψη ενός ατόμου επιδιώκει να διεισδύσει περαιτέρω. Τι βρίσκεται έξω από την παρατηρήσιμη περιοχή του κόσμου; Είναι το Σύμπαν Άπειρο σε Όγκο; Και η επέκτασή του - γιατί ξεκίνησε και θα συνεχίζει πάντα στο μέλλον; Ποια είναι η προέλευση της «κρυφής» μάζας; Και τέλος, πώς προέκυψε η έξυπνη ζωή στο σύμπαν; Υπάρχει αλλού εκτός από τον πλανήτη μας; Δεν υπάρχουν ακόμη οριστικές και πλήρεις απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις. Το σύμπαν είναι ανεξάντλητο. Η δίψα για γνώση είναι επίσης ακούραστη, αναγκάζοντας τους ανθρώπους να κάνουν όλο και περισσότερες νέες ερωτήσεις για τον κόσμο και να αναζητούν επίμονα απαντήσεις σε αυτούς.
Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας
1.Vorontsov - Velyaminov B.A. Δοκίμια για το Σύμπαν. Μ., 1980. - 672 σελ.
2.Ksanfomality L. Dark Universe // Science and Life 2005 # 5. 58-69 σελ.
.Levin A. Η μοίρα του σύμπαντος // Λαϊκή μηχανική 2006 №9 40-46 σελ.
.E.P. Levitan Εξελισσόμενο σύμπαν. Μ.: Εκπαίδευση., 1993 159 s
.Perel Yu.G. Ανάπτυξη ιδεών για το Σύμπαν Μ., 1958. 352 s
.Surdin V.G. Ο Δαρβίνος και η εξέλιξη του Σύμπαντος // Οικολογία και Ζωή 2009 №3 4-10 σελ.
.Shklovsky P.S. Σύμπαν, ζωή, μυαλό Μ.: Nauka 1987. - 320s.
9.
.
.
Φροντιστήριο
Χρειάζεστε βοήθεια για να εξερευνήσετε ένα θέμα;
Οι ειδικοί μας θα συμβουλεύουν ή θα παρέχουν υπηρεσίες φροντιστηρίου σε θέματα που σας ενδιαφέρουν.
Στείλτε ένα αίτημαμε την ένδειξη του θέματος τώρα για να μάθετε για τη δυνατότητα λήψης διαβούλευσης.
Χάρη στο ένστικτο επιβίωσης, η ανθρωπότητα και ο πολιτισμός μας υπάρχουν για χιλιάδες χρόνια. Αν και τις τελευταίες δεκαετίες, η επιστημονική κοινότητα ανησυχεί όλο και περισσότερο για πιθανές παγκόσμιες καταστροφές - γεγονότα με συντελεστή υψηλού κινδύνου που μπορούν όχι μόνο να βλάψουν τον πλανήτη, αλλά και να καταστρέψουν τη ζωή σε αυτόν.
Η εποχή των μαύρων τρυπών περιγράφεται στο βιβλίο του καθηγητή Fred Adams "The Five Ages of the Universe" ως μια εποχή κατά την οποία η οργανωμένη ύλη θα παραμείνει μόνο με τη μορφή μαύρων τρυπών. Σταδιακά, χάρη στις κβαντικές διαδικασίες της δραστηριότητας ακτινοβολίας, θα απαλλαγούν από την ύλη που απορροφάται από αυτές. Μέχρι το τέλος αυτής της εποχής, θα μείνουν μόνο πρωτόνια χαμηλής ενέργειας, ηλεκτρόνια και νετρόνια. Με άλλα λόγια, μπορείτε να αποχαιρετήσετε τον όμορφο γαλάζιο πλανήτη μας.
Σύμφωνα με πολλά θρησκευτικά κινήματα, που έθεσαν διάφορες υποθέσεις, το τέλος του κόσμου πλησιάζει (η ημέρα της κρίσης, η δεύτερη έλευση του Ιησού Χριστού, ο ερχομός του Αντίχριστου). Όλοι συμφωνούν σε ένα πράγμα: το τέλος του κόσμου είναι αναπόφευκτο. Οι επιστήμονες διαψεύδουν τις περισσότερες υποθέσεις, αλλά συμφωνούν επίσης ότι αυτό μπορεί να συμβεί.
Όταν σκέφτεστε τις περιόδους διακυβέρνησης δικτατόρων όπως ο Χίτλερ, ο Στάλιν, ο Σαντάμ, ο Κιμ Γιονγκ Ουν και άλλα κλασικά πολιτικά δικτατορικά καθεστώτα, είναι εύκολο να υποθέσουμε ότι ένα τέτοιο σενάριο μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως η αρχή του τέλους του πολιτισμού Το
Ως αποτέλεσμα ενός άλλου σεναρίου για την κρίση, τα τεχνητά νανορομπότ θα βγουν εκτός ελέγχου και θα καταστρέψουν την ανθρωπότητα.
Πολλοί επιστήμονες ανησυχούν ότι η εξαιρετικά ισχυρή ακτινοβολία γάμμα από γειτονικούς γαλαξίες, ως αποτέλεσμα μιας πολύ ισχυρής έκρηξης, θα μπορούσε να προκαλέσει τον θάνατο του πλανήτη μας. Αυτή η υπόθεση βοηθά να εξηγηθεί το λεγόμενο παράδοξο Fermi, το οποίο δείχνει ότι, εκτός από εμάς, δεν υπάρχουν άλλοι τεχνολογικά προηγμένοι πολιτισμοί στο Σύμπαν, αφού οι ακτίνες γάμμα μπορεί να έχουν καταστρέψει τα πάντα.
Αυτό είναι ένα αμφιλεγόμενο ζήτημα, αλλά πολλοί πιστεύουν ότι ως αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων της ανθρωπότητας, η υπερθέρμανση του πλανήτη που θα προκύψει θα γίνει ο παράγοντας που μπορεί να θεωρηθεί ως η αιτία της κλιματικής αλλαγής και ο θάνατος της ζωής στον πλανήτη μας.
Ο ήλιος ρίχνει περιοδικά καυτά ραδιενεργά σύννεφα αερίου στο διάστημα, τα οποία απειλούν το μαγνητικό πεδίο της γης, καθώς είναι εξαιρετικά ισχυρά και φτάνουν στη γη σε λίγες μόνο ώρες. Σύμφωνα με ορισμένους επιστήμονες, ως αποτέλεσμα της βλάβης που προκαλούν οι άνθρωποι στον πλανήτη τους, οι ανεξέλεγκτες εκπομπές στεφανιαίων από τον Sunλιο θα καταστρέψουν μια μέρα τον πλανήτη.
Η θεωρία του Big Bang είναι μια άλλη αμφίβολη κοσμολογική υπόθεση, σύμφωνα με την οποία η ύλη του Σύμπαντος, που κυμαίνεται από άστρα, γαλαξίες έως άτομα και άλλα σωματίδια που εμφανίστηκαν ως αποτέλεσμα αυτής της έκρηξης, θα εξαφανιστεί με τον ίδιο τρόπο στο μέλλον.
Η Μεγάλη Συρρίκνωση είναι μια άλλη επιστημονική υπόθεση για το τέλος της ύπαρξής μας. Ως αποτέλεσμα, το σύμπαν θα συρρικνωθεί και θα εκραγεί. Η Μεγάλη Έκρηξη το γέννησε και η Μεγάλη Συμπίεση θα το καταστρέψει.
Η "γενετική ρύπανση" είναι ένας αμφίβολος όρος που χρησιμοποιείται για να εξηγήσει την ανεξέλεγκτη χρήση της γενετικής μηχανικής που παρεμβαίνει στον φυσικό κόσμο. Είναι ανεπιθύμητο να παρεμβαίνουμε στα γονίδια, αφού μόλις δημιουργηθούν νέοι οργανισμοί, μπορείτε να βλάψετε αμετάκλητα τους υπάρχοντες. Ανεπιθύμητα κυρίαρχα είδη μπορεί να προκύψουν ως αποτέλεσμα αυθόρμητων μεταλλάξεων.
Ένας άλλος κίνδυνος για τη ζωή της ανθρωπότητας μπορεί να θεωρηθεί η παγκόσμια επιδημία, η οποία μπορεί να εξαπλωθεί πολύ γρήγορα από αερομεταφερόμενα σταγονίδια και να σκοτώσει ανθρώπους λίγες ώρες πριν η ανθρωπότητα βρει ένα αποτελεσματικό φάρμακο.
Πώς θα ήταν ο πλανήτης αν η ανθρωπότητα εξαφανιζόταν ξαφνικά από το πρόσωπο της γης, όπως οι δεινόσαυροι; Αρκετοί λόγοι μπορούν να οδηγήσουν στην ξαφνική εξαφάνιση της ανθρωπότητας. Για παράδειγμα, όλοι οι άντρες θα γίνουν ομοφυλόφιλοι και η αναπαραγωγή της ανθρωπότητας θα σταματήσει.
Υπάρχουν δύο σενάρια για την ανάπτυξη του μέλλοντος του Σύμπαντος, και τα δύο οδηγούν στην καταστροφή του. Μερικοί επιστήμονες λένε ότι το σύμπαν θα εκραγεί, ενώ άλλοι θα παγώσουν. Με τον έναν ή τον άλλο τρόπο, αλλά και τα δύο σενάρια είναι απολύτως μη αισιόδοξα.
Η απειλή υπερπληθυσμού του πλανήτη ακούγεται όλο και πιο συχνά. Πολλοί ειδικοί υποστηρίζουν ότι αυτή θα είναι η μεγαλύτερη πρόκλησή μας μέχρι το 2050. Το γεγονός είναι ότι η ανθρωπότητα θα είναι τόσο πολυάριθμη που θα υπάρχει έλλειψη διαφόρων πόρων που υποστηρίζουν τη ζωή, για παράδειγμα, νερό και πετρέλαιο. Ως αποτέλεσμα, έχουμε πείνα, ξηρασίες, ασθένειες και ατέλειωτους πολέμους μεταξύ των χωρών.
Η υπερβολική κατανάλωση θεωρείται ήδη ένας από τους κινδύνους το 2015. Δεδομένου ότι οι άνθρωποι καταναλώνουν πολύ περισσότερα από όσα μπορεί να αναγεννηθεί από τη φύση. Οι εκδηλώσεις υπερκατανάλωσης είναι τεράστια αλιεύματα ψαριών και υπερκατανάλωση κρέατος. Το ίδιο ισχύει για τα λαχανικά και τα φρούτα.
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν ένας από τους πρώτους που προέβλεψε το τέλος του κόσμου ως αποτέλεσμα του Τρίτου Παγκοσμίου Πολέμου. Είπε ότι δεν ήξερε τι όπλο θα χρησιμοποιούσε η ανθρωπότητα κατά τη διάρκεια του Τρίτου Παγκοσμίου Πολέμου, αλλά στον Τέταρτο Παγκόσμιο Πόλεμο, η ανθρωπότητα θα πολεμούσε με πέτρες και μπαστούνια.
Ο θάνατος του πολιτισμού είναι το πιο ρεαλιστικό σενάριο από εκείνα που προβλέπουν τον θάνατο της ανθρωπότητας. Ένα παράδειγμα είναι η μοίρα του πολιτισμού των Μάγια ή της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας. Το ίδιο μπορεί να συμβεί σε όλη την ανθρωπότητα στο μέλλον.
Το πυρηνικό ολοκαύτωμα και η αποκάλυψη είναι από τους πιο πραγματικούς κινδύνους που μπορούν να οδηγήσουν στο θάνατο της ανθρωπότητας. Αυτό μπορεί να συμβεί, καθώς ο κόσμος έχει συσσωρεύσει τεράστια ποσότητα πυρηνικών όπλων.
Μια νέα παγκόσμια τάξη μπορεί να καθιερωθεί από μία από τις μυστικές οργανώσεις που υπάρχουν σήμερα (Illuminati, Ελευθεροτέκτονες, Σιωνιστές κ.λπ.). Σήμερα βρίσκονται υπό τον έλεγχο της κοινωνίας, αλλά στο μέλλον μπορούν να γίνουν πιο ισχυροί και, με τα δόγματα και τις πράξεις τους, να οδηγήσουν την ανθρωπότητα στη δουλεία και την υπηρεσία στο κακό.
Η ουσία της καταστροφής του Malthusian, σύμφωνα με τον Thomas Malta, συγγραφέα του The Experience of the Population Law (1798), είναι ότι στο μέλλον ο πληθυσμός θα ξεπεράσει την ανάπτυξη και τις ευκαιρίες του αγροτικού τομέα της οικονομίας και της σταθερότητας. Μετά από αυτό θα υπάρξει μείωση και μείωση του πληθυσμού και θα αρχίσουν καταστροφές.
Αυτή η θεωρία υπήρχε από την αρχαιότητα και οι περισσότεροι (αν όχι όλοι) έχουν δει αμέτρητες ταινίες στις οποίες μια ηλιόλουστη μέρα κάποιος εξωγήινος πολιτισμός θα κατακτήσει τον πλανήτη και θα προσπαθήσει να καταστρέψει τη ζωή σε αυτόν. Αυτό δεν θα συμβεί στο εγγύς μέλλον, αλλά μπορεί να συμβεί κάποια μέρα.
Ο μετανθρωπισμός είναι ένας διεθνής πολιτιστικός και διανοητικός τα τελευταία χρόνια, στόχος του οποίου είναι να κατανοήσει τον μεγάλο ρόλο της τεχνολογίας στους μετασχηματισμούς και τη βελτίωση της ποιότητας των υλικών, φυσικών και ψυχικών σφαιρών της ανθρώπινης ζωής. Ενώ ακούγεται υπέροχο, η ανθρωπότητα θα μπορούσε να υποφέρει ως αποτέλεσμα της πληροφορικής και της τεχνολογικής επανάστασης.
Οι ειδικοί χρησιμοποιούν την έννοια της "τεχνολογικής ιδιαιτερότητας", περιγράφοντας ένα υποθετικό σενάριο, με αποτέλεσμα η ταχεία τεχνολογική πρόοδος να παίξει ένα σκληρό αστείο με την ανθρωπότητα, που θα δημιουργήσει τεχνητή νοημοσύνη και θα πεθάνει, χάνοντας τον έλεγχο των κλώνων και των ρομπότ.
Η αμοιβαία διαβεβαιωμένη καταστροφή αναφέρεται στην παγκόσμια χρήση όπλων για μαζική καταστροφή ανθρώπων και του πλανήτη. Αυτό είναι ένα ρεαλιστικό σενάριο αν αξιολογήσουμε την τρέχουσα πολιτική και στρατιωτική κατάσταση στον κόσμο.
Όσοι έχουν παρακολουθήσει το Die Another Day γνωρίζουν ότι ο κινητικός βομβαρδισμός μπορεί να καταστρέψει τη ζωή στον πλανήτη. Εάν δεν έχετε δει την ταινία, τότε φανταστείτε να αναπτύξετε ένα διαστημικό όπλο που μπορεί να καταστρέψει τα πάντα στη Γη σε λίγα δευτερόλεπτα. Με φόβο; Με φόβο. Αλλά οι επιστήμονες υπολόγισαν ακόμη και την πιθανότητα μέχρι το χιλιοστό του τοις εκατό.
Το μέλλον του Σύμπαντος είναι ένα από τα κύρια ερωτήματα της κοσμολογίας, η απάντηση στο οποίο εξαρτάται, πρώτα απ 'όλα, από τέτοια χαρακτηριστικά και ιδιότητες του Σύμπαντος όπως η μάζα, η ενέργεια, η μέση πυκνότητα, καθώς και ο ρυθμός διαστολής.
Τι γνωρίζουμε για το σύμπαν;
Αρχικά, είναι απαραίτητο να ορίσουμε την ίδια την έννοια του "Σύμπαντος", που λαμβάνει χώρα τόσο στην αστρονομία όσο και στη φιλοσοφία. Στον τομέα της αστρονομίας, το Σύμπαν ονομάζεται Μεταγαλαξία ή απλά το αστρονομικό Σύμπαν. Ωστόσο, από θεωρητική άποψη, που λαμβάνεται υπόψη από τα περισσότερα μοντέλα και σενάρια ανάπτυξης του Σύμπαντος, είναι ένα κολοσσιαίο σύστημα που ξεπερνά τα όρια της πιθανής παρατήρησης.
Μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες του Σύμπαντος, που ανακαλύφθηκε σχετικά πρόσφατα, είναι πρακτικά ομοιογενής και ισότροπη διαστολή, η οποία αποδείχθηκε επίσης επιταχυνόμενη. Ανάλογα με τη διάρκεια αυτής της επέκτασης, η ιστορία του σύμπαντος μπορεί να λάβει ένα από τα δύο προτεινόμενα σενάρια.
Στην πρώτη περίπτωση, η διαστολή θα συνεχιστεί στο άπειρο, μαζί με αυτό, η μέση πυκνότητα της ύλης στο Σύμπαν θα πέσει γρήγορα, πλησιάζοντας στο μηδέν. Με λίγα λόγια, όλα ξεκινούν με τη διάσπαση των σμήνων γαλαξιών και τελειώνουν με τη διάσπαση ενός πρωτονίου σε κουάρκ.
Το δεύτερο σενάριο λαμβάνει υπόψη τα αξιώματα της γενικής θεωρίας της σχετικότητας (GR), η οποία δηλώνει ότι με σημαντική αύξηση της πυκνότητας της ύλης, ο χωροχρόνος είναι καμπυλωτός. Εάν ωστόσο η επέκταση αρχίσει να επιβραδύνεται, τότε πιθανότατα κάποια στιγμή θα μετατραπεί σε συμπίεση. Τότε το Σύμπαν θα αρχίσει να συρρικνώνεται και η μέση πυκνότητα της ουσίας του θα αυξηθεί γρήγορα. Με αυτήν την εξέλιξη των γεγονότων, σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, ο χωροχρόνος θα λυγίσει σταδιακά έως ότου το σύμπαν κλείσει στον εαυτό του, όπως η επιφάνεια μιας συνηθισμένης σφαίρας, αλλά με περισσότερες διαστάσεις από όσες έχουμε συνηθίσει να φανταζόμαστε.
Κοσμολογικές εποχές του Σύμπαντος
Σε μια προσπάθεια να προβλέψουν τη μελλοντική μοίρα του αστρονομικού σύμπαντος, οι επιστήμονες χώρισαν την ύπαρξή του στα ακόλουθα στάδια:
Παρά το γεγονός ότι η ουσία του Σύμπαντος σταδιακά εκμηδενίζεται, ο ίδιος ο χώρος μπορεί να εξελιχθεί σύμφωνα με τέσσερα υποθετικά σενάρια:
- Εάν η διαστολή του Σύμπαντος επιβραδυνθεί με την πάροδο του χρόνου και στη συνέχεια μετατραπεί σε συμπίεση, τότε το τελικό στάδιο της ζωής του θα είναι η Μεγάλη Συμπίεση. Ως αποτέλεσμα, όλη η ύλη καταρρέει και επιστρέφει στην αρχική της κατάσταση - την ιδιαιτερότητα.
- Ένα άλλο σενάριο είναι ότι η μέση πυκνότητα της ύλης στο Σύμπαν προσδιορίζεται με ακρίβεια και είναι τέτοια ώστε η διαστολή σταδιακά επιβραδύνεται.
- Το πιο πιθανό μοντέλο λόγω των σύγχρονων αποτελεσμάτων παρατήρησης. Υπονοεί την ομοιόμορφη επέκταση του Σύμπαντος, με αδράνεια.
- Η ραγδαία αύξηση του ρυθμού επέκτασης του Σύμπαντος, που θα οδηγήσει τον κόσμο μας στη λεγόμενη.
