Visatos atsiradimo klausimas su visomis žinomomis ir dar nežinomomis savybėmis žmones jaudino nuo neatmenamų laikų. Tačiau tik XX amžiuje, atradus kosmologinę plėtrą, pamažu ėmė aiškėti Visatos evoliucijos klausimas. Naujausi moksliniai duomenys leido daryti išvadą, kad mūsų Visata gimė prieš 15 milijardų metų dėl Didžiojo sprogimo. Tačiau kas tiksliai tą akimirką sprogo ir kas iš tikrųjų egzistavo prieš Didįjį sprogimą, vis dar liko paslaptis. pabaigoje sukurta infliacinė mūsų pasaulio atsiradimo teorija leido padaryti didelę pažangą sprendžiant šias problemas, o bendras pirmųjų Visatos akimirkų vaizdas dabar yra gerai nupieštas, nors daug problemų. vis dar laukia sparnuose.
Mokslinis požiūris į pasaulio sukūrimą
Iki praėjusio amžiaus pradžios buvo tik du požiūriai į mūsų Visatos kilmę. Mokslininkai tikėjo, kad tai amžina ir nekintanti, o teologai – kad Pasaulis buvo sukurtas ir jam bus galas. Dvidešimtasis amžius, sunaikinęs daugumą to, kas buvo sukurta ankstesniais tūkstantmečiais, sugebėjo pateikti atsakymus į daugumą praeities mokslininkų mintis kamavusių klausimų. Ir turbūt vienas didžiausių praėjusio šimtmečio laimėjimų yra išsiaiškinti klausimą, kaip atsirado Visata, kurioje gyvename, ir kokios yra hipotezės apie jos ateitį.
Paprasta astronominis faktas mūsų Visatos plėtimasis paskatino visiškai peržiūrėti visas kosmogonines sąvokas ir sukurti naują besikuriančių ir nykstančių pasaulių fizikos fizikos metodus. Vos prieš 70 metų Edvinas Hablas atrado, kad šviesa iš tolimesnių galaktikų yra „raudonesnė“ nei šviesa iš artimesnių. Be to, nuosmukio greitis pasirodė proporcingas atstumui nuo Žemės (Hablo plėtimosi dėsnis). Tai buvo atrasta Doplerio efekto (šviesos bangos ilgio priklausomybės nuo šviesos šaltinio greičio) dėka. Kadangi tolimesnės galaktikos atrodo labiau „raudonos“, buvo manoma, kad jos tolsta didesniu greičiu. Beje, sklaidosi ne žvaigždės ar net ne atskiros galaktikos, o galaktikų sankaupos. Arčiausiai mūsų esančios žvaigždės ir galaktikos yra sujungtos viena su kita gravitacinėmis jėgomis ir sudaro stabilias struktūras. Be to, kad ir kuria kryptimi žiūrėtumėte, galaktikų spiečiai tolsta nuo Žemės tokiu pat greičiu, ir gali atrodyti, kad mūsų galaktika yra Visatos centras, tačiau taip nėra. Kad ir kur būtų stebėtojas, visur jis matys tą patį vaizdą – nuo jo išsisklaido visos galaktikos.
Tačiau toks materijos plėtimasis turi turėti pradžią. Tai reiškia, kad visos galaktikos turėjo gimti viename taške. Skaičiavimai rodo, kad tai įvyko maždaug prieš 15 milijardų metų. Tokio sprogimo momentu buvo labai aukšta temperatūra, turėjo pasirodyti daug šviesos kvantų. Žinoma, laikui bėgant viskas atšąla, o kvantai išsisklaido po besiformuojančią erdvę, tačiau Didžiojo sprogimo aidai turėjo išlikti iki šių dienų.
Pirmasis sprogimo patvirtinimas gautas 1964 m., kai amerikiečių radijo astronomai R. Wilsonas ir A. Penzias atrado reliktinę elektromagnetinę spinduliuotę, kurios temperatūra buvo apie 3° pagal Kelvino skalę (270°C). Būtent šis mokslininkams netikėtas atradimas įtikino juos, kad Didysis sprogimas tikrai įvyko ir iš pradžių Visatoje buvo labai karšta.
Didžiojo sprogimo teorija paaiškino daugybę problemų, su kuriomis susiduria kosmologija. Tačiau, deja, o gal laimei, tai taip pat iškėlė daug naujų klausimų. Visų pirma: kas atsitiko prieš Didįjį sprogimą? Kodėl mūsų erdvėje yra nulinis kreivumas, o Euklidinė geometrija, kuri mokoma mokykloje, yra teisinga? Jei Didžiojo sprogimo teorija yra teisinga, kodėl dabartinis mūsų Visatos dydis yra daug didesnis nei teorijos numatytas 1 centimetras? Kodėl Visata yra stebėtinai vienalytė, o bet kokio sprogimo metu medžiaga išsisklaido skirtingos pusės labai netolygus? Kas lėmė pradinį Visatos įkaitimą iki neįsivaizduojamos temperatūros, didesnės nei 10 13 K?
Visa tai parodė, kad Didžiojo sprogimo teorija buvo neišsami. Ilgam laikui atrodė, kad toliau žengti į priekį nebeįmanoma. Tik prieš ketvirtį amžiaus rusų fizikų E. Glinerio ir A. Starobinskio bei amerikiečio A. Huso darbų dėka buvo aprašytas naujas reiškinys – itin greitas infliacinis Visatos plėtimasis. Šio reiškinio aprašymas paremtas gerai išnagrinėtais teorinės fizikos skyriais – Einšteino bendra reliatyvumo teorija ir kvantinio lauko teorija. Šiandien visuotinai priimta, kad kaip tik toks laikotarpis, vadinamas „infliacija“, buvo prieš Didįjį sprogimą.
Infliacijos esmė
Kai bandoma suprasti esmę pradinis laikotarpis Visatos gyvybė turi veikti su tokiais itin mažais ir itin dideliais skaičiais, kad mūsų vaizduotė sunkiai juos suvokia. Pabandykime panaudoti kokią nors analogiją, kad suprastume infliacijos proceso esmę.
Įsivaizduokime kalno šlaitą, padengtą sniegu, įsiterpusį įvairių smulkių daiktų – akmenukų, šakų ir ledo gabalėlių. Kažkas šio šlaito viršūnėje padarė nedidelį sniego gniūžtę ir leido jam nusileisti nuo kalno. Judant žemyn, sniego gniūžtės dydis didėja, nes prie jo prilimpa nauji sniego sluoksniai su visais inkliuzais. Ir ką didesnio dydžio sniego gniūžtė, tuo greičiau ji didės. Labai greitai jis iš mažo sniego gniūžtės virs didžiuliu gumuliu. Jei šlaitas baigsis bedugne, jis įskris į ją vis didesniu greičiu. Pasiekęs dugną, gumulas atsitrenks į bedugnės dugną ir jo komponentai išsisklaidys į visas puses (beje, dalis gabalo kinetinės energijos bus panaudota aplinkai ir skraidančiam sniegui šildyti). Dabar apibūdinkime pagrindines teorijos nuostatas remdamiesi aukščiau pateikta analogija. Pirmiausia fizikai turėjo pristatyti hipotetinį lauką, kuris vadinosi „infliacija“ (iš žodžio „infliacija“). Šis laukas užpildė visą erdvę (mūsų atveju sniegas ant šlaito). Atsitiktinių svyravimų dėka tai užtruko skirtingos reikšmės savavališkose erdvinėse srityse ir skirtingu laiku. Nieko reikšmingo neįvyko, kol netyčia nesusidarė vienoda šio lauko konfigūracija, kurios dydis didesnis nei 10-33 cm.Kalbant apie mūsų stebimą Visatą, pirmosiomis savo gyvavimo akimirkomis ji, matyt, buvo 10-27 cm dydžio. Daroma prielaida, kad Tokiomis mastelėmis jau galioja mums šiandien žinomi pagrindiniai fizikos dėsniai, todėl galima numatyti tolesnę sistemos elgseną. Pasirodo, iš karto po to erdvinis regionas, kurį užima svyravimai (iš lot. fluctuatio „svyravimas“, atsitiktiniai pastebėtų nukrypimų fiziniai dydžiai nuo jų vidutinių verčių), pradeda labai greitai didėti, o infliacijos laukas yra linkęs užimti tokią padėtį, kurioje jo energija yra minimali (sniego gniūžtė nusirito). Šis plėtimasis trunka tik 10 -35 sekundes, tačiau šio laiko pakanka, kad Visatos skersmuo padidėtų bent 10 27 kartus ir iki infliacijos laikotarpio pabaigos mūsų Visata įgaus apytiksliai 1 cm dydį. Infliacija baigiasi, kai infliacijos laukas pasiekia minimalią energiją, toliau nėra kur kristi. Tuo pačiu metu sukaupta kinetinė energija virsta gimstančių ir skrendančių dalelių energija, kitaip tariant, Visata įkaista. Ši akimirka šiandien vadinama Didžiuoju sprogimu.
Aukščiau minėtas kalnas gali turėti labai sudėtingą reljefą – keletą skirtingų žemumų, žemiau esančių slėnių ir įvairiausių kalvų bei kauburių. Sniego gniūžtės (ateities visatos) nuolat gimsta kalno viršūnėje dėl lauko svyravimų. Kiekvienas gumulas gali nuslysti į bet kurį minimumą, pagimdydamas savo visatą su konkrečiais parametrais. Be to, visatos gali labai skirtis viena nuo kitos. Mūsų Visatos savybės yra nuostabiai pritaikytos tam, kad joje kiltų protinga gyvybė. Kitoms visatoms galbūt nepasisekė.
Dar kartą noriu pabrėžti, kad aprašytas Visatos gimimo procesas „praktiškai iš nieko“ pagrįstas griežtai moksliniais skaičiavimais. Nepaisant to, bet kuris asmuo, pirmą kartą susipažinęs su aukščiau aprašytu infliacijos mechanizmu, turi daug klausimų.
Atsakant į sudėtingus klausimus
Šiandien mūsų Visata susideda iš didelis skaičiusžvaigždžių, jau nekalbant apie paslėptą masę. Ir gali atrodyti, kad visa Visatos energija ir masė yra didžiulė. Ir visiškai nesuprantama, kaip visa tai galėjo tilpti į pradinį 10–99 cm 3 tūrį. Tačiau Visatoje yra ne tik materija, bet ir gravitacinis laukas. Yra žinoma, kad pastarosios energija yra neigiama ir, kaip paaiškėjo, mūsų Visatoje gravitacinė energija tiksliai kompensuoja energiją, esančią dalelėse, planetose, žvaigždėse ir kituose masyviuose objektuose. Taigi energijos tvermės dėsnis yra puikiai įvykdytas, o bendra mūsų Visatos energija ir masė praktiškai lygi nuliui. Būtent ši aplinkybė iš dalies paaiškina, kodėl atsiradusi Visata iš karto nepavirto didžiule juodąja skyle. Jo bendra masė buvo visiškai mikroskopinė, ir iš pradžių tiesiog nebuvo ko griūti. Ir tik vėlesniuose vystymosi etapuose atsirado lokalūs materijos gumulėliai, galintys šalia savęs sukurti tokius gravitacinius laukus, kurių net šviesa negalėjo ištrūkti. Atitinkamai, dalelės, iš kurių „pagamintos“ žvaigždės, yra Pradinis etapas plėtros tiesiog nebuvo. Elementariosios dalelės pradėjo gimti Visatos vystymosi laikotarpiu, kai infliacijos laukas pasiekė potencialios energijos minimumą ir prasidėjo Didysis sprogimas.
Regionas, kurį užėmė infliacijos laukas, augo greičiu, žymiai didesniu už šviesos greitį, tačiau tai visiškai neprieštarauja Einšteino reliatyvumo teorijai. Tik materialūs kūnai negali judėti greičiau už šviesą, ir tokiu atveju pajudinta įsivaizduojama, nemateriali regiono, kuriame gimė Visata, riba (superluminalinio judėjimo pavyzdys – šviesos dėmės judėjimas Mėnulio paviršiuje jį apšviečiančiam lazeriui greitai sukantis).
Be to aplinką visiškai nesipriešino kosmoso regiono, kurį dengia vis sparčiau augantis infliacijos laukas, plėtimui, nes besikuriančiam pasauliui atrodė, kad jis neegzistuoja. Bendroji teorija reliatyvumas teigia, kad fizinis vaizdas, kurį mato stebėtojas, priklauso nuo to, kur jis yra ir kaip jis juda. Taigi, aukščiau aprašytas paveikslėlis galioja „stebėtojui“, esančiam šioje srityje. Be to, šis stebėtojas niekada nesužinos, kas vyksta už erdvės regiono, kuriame jis yra, ribų. Kitas „stebėtojas“, žiūrintis į šią sritį iš išorės, iš viso neaptiks jokio išsiplėtimo. IN geriausiu atveju jis pamatys tik nedidelę kibirkštėlę, kuri, anot jo laikrodžio, išnyks beveik akimirksniu. Net pati įmantriausia vaizduotė atsisako suvokti tokį vaizdą. Ir vis dėlto atrodo, kad tai tiesa. Bent jau taip mano šiuolaikiniai mokslininkai, pasitikėdami jau atrastais gamtos dėsniais, kurių teisingumas buvo ne kartą patikrintas.
Reikia pasakyti, kad šis infliacijos laukas tebeegzistuoja ir svyruoja net ir dabar. Bet tik mes, vidiniai stebėtojai, nesugebame to pamatyti – juk mums mažas plotas virto kolosalia Visata, kurios ribų negali pasiekti net šviesa.
Taigi, iškart pasibaigus infliacijai, hipotetinis vidinis stebėtojas pamatytų Visatą, prisipildytą energijos materialių dalelių ir fotonų pavidalu. Jei visa energija, kurią galėtų išmatuoti vidinis stebėtojas, paverčiama dalelių mase, gautume maždaug 10 80 kg. Atstumai tarp dalelių sparčiai didėja dėl bendro plėtimosi. Gravitacinės traukos jėgos tarp dalelių mažina jų greitį, todėl Visatos plėtimasis po infliacijos laikotarpio pabaigos palaipsniui lėtėja.
Šios pavojingos antidalelės
Iškart po gimimo Visata toliau augo ir vėso. Tuo pačiu metu aušinimas įvyko, be kita ko, dėl banalaus erdvės išsiplėtimo. Elektromagnetinė radiacija pasižymi bangos ilgiu, kuris gali būti siejamas su temperatūra; kuo ilgesnis vidutinis spinduliuotės bangos ilgis, tuo žemesnė temperatūra. Bet jei erdvė išsiplės, padidės atstumas tarp dviejų bangos „kuprotų“, taigi, ir jos ilgis. Tai reiškia, kad besiplečiančioje erdvėje radiacijos temperatūra turėtų mažėti. Kas yra nepaprastai patvirtinta žema temperatūrašiuolaikinė kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė.
Jai plečiantis, keičiasi ir mūsų pasaulį užpildančios materijos sudėtis. Kvarkai jungiasi į protonus ir neutronus, o Visata pasirodo esanti pripildyta mums jau pažįstamų elementariųjų dalelių – protonų, neutronų, elektronų, neutrinų ir fotonų. Taip pat yra antidalelių. Dalelių ir antidalelių savybės yra beveik identiškos. Atrodytų, kad iš karto po infliacijos jų skaičius turėtų būti toks pat. Bet tada visos dalelės ir antidalelės būtų tarpusavyje sunaikintos ir neliktų statybinės medžiagos galaktikoms ir mums patiems. Ir čia mums vėl pasisekė. Gamta pasirūpino, kad dalelių būtų šiek tiek daugiau nei antidalelių. Dėl šio nedidelio skirtumo mūsų pasaulis egzistuoja. O kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė yra kaip tik dalelių ir antidalelių sunaikinimo (tai yra abipusio sunaikinimo) pasekmė. Žinoma, toliau Pradinis etapas Spinduliuotės energija buvo labai didelė, tačiau dėl erdvės plėtimosi ir dėl to radiacijos atšalimo ši energija greitai sumažėjo. Dabar kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės energija yra maždaug dešimt tūkstančių kartų (10 4 kartus) mažesnė už energiją, esančią masyviose elementariosiose dalelėse.
Palaipsniui Visatos temperatūra nukrito iki 10 10 K. Šiuo metu Visatos amžius buvo maždaug 1 minutė. Tik dabar protonai ir neutronai galėjo susijungti į deuterio, tričio ir helio branduolius. Tai atsitiko dėka branduolinės reakcijos, kurią žmonės jau gerai ištyrė sprogdindami termobranduolines bombas ir išnaudodami branduoliniai reaktoriai ant žemės. Todėl galime drąsiai prognozuoti, kiek ir kokių elementų gali atsirasti tokiame branduoliniame katile. Paaiškėjo, kad šiuo metu stebima šviesos elementų gausa puikiai sutampa su skaičiavimais. Tai reiškia, kad mums žinomi fiziniai dėsniai yra vienodi visoje stebimoje Visatos dalyje ir tokie buvo jau pirmosiomis sekundėmis po mūsų pasaulio atsiradimo. Be to, apie 98% gamtoje esančio helio susidarė per pirmąsias sekundes po Didžiojo sprogimo.
Galaktikų gimimas
Iškart po gimimo Visata išgyveno infliacinį vystymosi periodą – visi atstumai sparčiai didėjo (vidinio stebėtojo požiūriu). Tačiau energijos tankis skirtinguose erdvės taškuose negali būti visiškai vienodas; visada yra tam tikrų nehomogeniškumo. Tarkime, kad tam tikroje srityje energija yra šiek tiek didesnė nei kaimyninėse. Bet kadangi visi dydžiai sparčiai auga, šios srities dydis taip pat turėtų augti. Pasibaigus infliacijos laikotarpiui, šiame išsiplėtusiame regione dalelių bus šiek tiek daugiau nei aplinkiniame plote, o jo temperatūra bus šiek tiek aukštesnė.
Suprasdami tokių sričių atsiradimo neišvengiamumą, infliacijos teorijos šalininkai kreipėsi į eksperimentuotojus: „būtina aptikti temperatūros svyravimus“, – teigė jie. Ir 1992 metais šis noras išsipildė. Beveik vienu metu Rusijos palydovas Relikt-1 ir amerikiečių COBE aptiko reikiamus kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės temperatūros svyravimus. Kaip jau minėta, šiuolaikinėje Visatoje temperatūra siekia 2,7 K, o mokslininkų nustatyti temperatūros nuokrypiai nuo vidurkio siekė maždaug 0,00003 K. Nenuostabu, kad anksčiau tokius nukrypimus buvo sunku aptikti. Taigi infliacijos teorija sulaukė papildomo patvirtinimo.
Su temperatūros svyravimų atradimu atsiranda dar viena įdomi galimybė paaiškinti, kaip formuojasi galaktikos. Juk tam, kad gravitacinės jėgos suspaustų materiją, reikalingas pradinis embrionas – plotas su padidintu tankiu. Jei materija erdvėje pasiskirsto tolygiai, tai gravitacija, kaip ir Buridano asilas, nežino, kuria kryptimi ji turėtų veikti. Tačiau būtent tose srityse, kuriose yra energijos perteklius, kyla infliacija. Dabar gravitacinės jėgos žino, kur veikti, būtent tankesnėse srityse, susidariusiose infliacijos laikotarpiu. Gravitacijos įtakoje šie iš pradžių kiek tankesni sritys bus suspaustos, būtent iš jų ateityje susidarys žvaigždės ir galaktikos.
Laiminga dovana
Dabartinis Visatos evoliucijos momentas yra itin gerai pritaikytas gyvybei ir truks daugybę milijardų metų. Žvaigždės gims ir mirs, galaktikos suksis ir susidurs, o galaktikų spiečiai skris vis toliau viena nuo kitos. Todėl žmonija turi daug laiko savęs tobulinimui. Tiesa, pati sąvoka „dabar“ tokiems didžiulė visata, kaip ir mūsų, yra prastai apibrėžtas. Pavyzdžiui, astronomų stebimų kvazarų, kurie yra 10 x 14 milijardų šviesmečių atstumu nuo Žemės, gyvybė yra lygiai 10 x 14 milijardų metų atstumu nuo mūsų „dabar“.
Šiandien mokslininkai gali paaiškinti daugumą mūsų Visatos savybių, nuo 10–42 sekundžių iki dabarties ir net vėliau. Jie taip pat gali atsekti galaktikų formavimąsi ir su tam tikru tikrumu nuspėti Visatos ateitį. Nepaisant to, vis dar liko keletas „smulkių“ nežinomųjų. Tai visų pirma paslėptos masės (tamsiosios materijos) ir tamsiosios energijos esmė. Be to, yra daug modelių, paaiškinančių, kodėl mūsų Visatoje yra daug daugiau dalelių nei antidalelių, ir aš norėčiau pagaliau apsispręsti dėl teisingo modelio.
Kaip moko mokslo istorija, dažniausiai „maži netobulumai“ atveria tolesnius vystymosi kelius, kad ateities mokslininkų kartos tikrai turės ką veikti. Be to, gilesni klausimai taip pat jau yra fizikų ir matematikų darbotvarkėje. Kodėl mūsų erdvė yra trimatė? Kodėl visos konstantos gamtoje atrodo „sureguliuotos“, kad atsirastų protinga gyvybė? O kas yra gravitacija? Mokslininkai jau bando atsakyti į šiuos klausimus.
Ir, žinoma, palikime vietos staigmenoms. Reikia nepamiršti, kad tokie esminiai atradimai kaip Visatos plėtimasis, reliktinių fotonų buvimas ir vakuuminė energija buvo padaryti, galima sakyti, atsitiktinai ir jų nesitikėjo mokslo bendruomenė.
Vakuuminės energijos kilmė ir pasekmės
Kas mūsų Visatos laukia ateityje? Vos prieš kelerius metus teoretikai turėjo tik dvi galimybes šiuo klausimu. Jei energijos tankis Visatoje yra mažas, tada ji plėsis amžinai ir palaipsniui atvės. Jei energijos tankis yra didesnis už tam tikrą kritinę vertę, tada plėtimosi pakopa bus pakeista suspaudimo pakopa. Visata susitrauks ir įkais. Tai reiškia, kad vienas iš pagrindinių Visatos vystymąsi lemiančių parametrų yra vidutinis tankis energijos. Taigi, astrofiziniai stebėjimai, atlikti iki 1998 m., parodė, kad energijos tankis buvo maždaug 30% kritinės vertės. O infliaciniai modeliai numatė, kad energijos tankis turėtų būti lygus kritiniam. Tai infliacijos teorijos apologetams nelabai trukdė. Jie atmetė savo oponentus ir pasakė, kad trūkstami 70% „kažkaip bus rasti“. Ir jie tikrai buvo rasti. Tai didelė infliacijos teorijos pergalė, nors rasta energija buvo tokia keista, kad kėlė daugiau klausimų nei atsakymų.
Atrodo, kad tamsioji energija, kurios mes ieškome, yra pati vakuumo energija.
Su fizika nesusijusių žmonių mintyse vakuumas yra „kai nieko nėra“ – nesvarbu, jokių dalelių, jokių laukų. Tačiau tai ne visai tiesa. Standartinis vakuumo apibrėžimas yra būsena, kurioje nėra dalelių. Kadangi energija yra būtent dalelėse, tada, kaip pagrįstai manė beveik visi, įskaitant mokslininkus, nėra dalelių ir nėra energijos. Tai reiškia, kad vakuumo energija lygi nuliui. Visas šis gerybinis vaizdas žlugo 1998 m., kai astronominiai stebėjimai parodė, kad galaktikų nuosmukis šiek tiek nukrypsta nuo Hablo dėsnio. Šių stebėjimų sukeltas šokas tarp kosmologų truko neilgai. Labai greitai buvo pradėti skelbti straipsniai, paaiškinantys šį faktą. Paprasčiausias ir natūraliausias iš jų pasirodė kaip teigiamos vakuuminės energijos egzistavimo idėja. Juk vakuumas tiesiog reiškia dalelių nebuvimą, bet kodėl tik dalelės gali turėti energijos? Aptikta tamsioji energija erdvėje pasiskirstė stebėtinai tolygiai. Tokį homogeniškumą sunku pasiekti, nes jei ši energija būtų sukaupta kai kuriose nežinomose dalelėse, gravitacinė sąveika priverstų jas burtis į grandiozinius konglomeratus, panašius į galaktikas. Todėl vakuuminėje erdvėje slypi energija labai elegantiškai paaiškina mūsų pasaulio sandarą.
Tačiau galimi ir kiti, egzotiškesni, pasaulio tvarkos variantai. Pavyzdžiui, Kvintesencijos modelis, kurio elementus pasiūlė sovietų fizikas A.D. Dolgovas 1985 m., rodo, kad mes vis dar slystame nuo tos pačios kalvos, kuri buvo paminėta mūsų istorijos pradžioje. Be to, mes judame labai ilgą laiką ir šiam procesui nematyti pabaigos. Neįprastas pavadinimas, pasiskolintas iš Aristotelio, reiškia tam tikrą „naują esmę“, skirtą paaiškinti, kodėl pasaulis veikia taip, o ne kitaip.
Šiandien yra žymiai daugiau galimybių atsakyti į klausimą apie mūsų Visatos ateitį. Ir jie labai priklauso nuo to, kuri paslėptą energiją aiškinanti teorija yra teisinga. Tarkime, kad teisingas paprasčiausias paaiškinimas, kai vakuumo energija yra teigiama ir laikui bėgant nekinta. Tokiu atveju Visata niekada nesusitrauks ir mums negresia perkaitimas bei Didysis sprogimas. Tačiau visi geri dalykai turi savo kainą. Tokiu atveju, kaip rodo skaičiavimai, ateityje niekada nepasieksime visų žvaigždžių. Be to, iš Žemės matomų galaktikų skaičius sumažės, o po 10 x 20 milijardų metų žmonija turės tik keletą kaimyninių galaktikų, įskaitant mūsų Paukščių Taką, taip pat kaimyninę Andromedą. Žmonija nebegalės kiekybiškai didėti, tada turėsime susidoroti su jos kokybiniu komponentu. Paguodai galime pasakyti, kad keli šimtai milijardų žvaigždžių, kurios mums bus prieinamos tokioje tolimoje ateityje, taip pat yra daug.
Tačiau ar mums reikės žvaigždžių? 20 milijardų metų yra ilgas laikas. Juk vos per kelis šimtus milijonų metų gyvybė iš trilobitų išsivystė į šiuolaikinis žmogus. Taigi mūsų tolimi palikuonys gali būti išvaizda ir galimybės skirtis nuo mūsų net labiau nei mes skiriamės nuo trilobitų. Ką, šiuolaikinių mokslininkų prognozėmis, jiems žada dar tolimesnė ateitis? Aišku, kad žvaigždės vienaip ar kitaip „mirs“, bet susiformuos ir naujos. Šis procesas taip pat nėra begalinis – maždaug po 10-14 metų, pasak mokslininkų, Visatoje liks tik silpnai šviečiantys objektai – baltosios ir tamsiosios nykštukės, neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės. Beveik visi jie taip pat mirs po 10 37 metų, išnaudoję visas energijos atsargas. Iki to laiko liks tik juodosios skylės, sugėrusios visas kitas medžiagas. Kas gali sunaikinti juodąją skylę? Bet koks mūsų bandymas tai padaryti tik padidina jo masę. Tačiau „po mėnuliu niekas nesitęsia amžinai“. Pasirodo, juodosios skylės lėtai išskiria daleles. Tai reiškia, kad jų masė palaipsniui mažėja. Visos juodosios skylės taip pat turėtų išnykti maždaug po 10 100 metų. Po to bus tik elementariosios dalelės, atstumas tarp kurių bus daug didesnis nei šiuolaikinės Visatos dydis (apie 10 90 kartų) juk Visata visą tą laiką plėtėsi! Ir, žinoma, išliks vakuuminė energija, kuri absoliučiai dominuos Visatoje.
Beje, tokios erdvės savybes W. de Sitteris pirmą kartą ištyrė dar 1922 m. Taigi mūsų palikuonys turės arba pakeisti fizinius Visatos dėsnius, arba persikelti į kitas visatas. Dabar tai atrodo neįtikėtina, bet aš noriu tikėti žmonijos galia, kad ir kaip ji, žmonija, atrodytų tokioje tolimoje ateityje. Nes jis turi daug laiko. Beje, gali būti, kad ir dabar mes patys to nežinodami kuriame naujas visatas. Kad nauja visata atsirastų labai mažame regione, būtina inicijuoti infliacijos procesą, kuris įmanomas tik esant dideliam energijos tankiui. Tačiau eksperimentuotojai jau seniai kūrė tokius regionus, susidūrę su dalelėmis greitintuvuose Ir nors šios energijos dar labai toli nuo infliacijos, tikimybė sukurti visatą prie greitintuvo nebėra nulinė. Deja, mes esame tas pats „nuotolinis stebėtojas“, kuriam šios „žmogaus sukurtos“ visatos gyvavimo laikas yra per trumpas ir negalime į ją įsiskverbti ir pamatyti, kas ten vyksta...
Galimi mūsų pasaulio raidos scenarijai
1. Pulsuojantis Visatos modelis, kuriame po plėtimosi periodo prasideda suspaudimo periodas ir viskas baigiasi Didžiuoju sprogimu
2. Visata su griežtai pakoreguotu vidutiniu tankiu, tiksliai lygiu kritiniam tankiui. Šiuo atveju mūsų pasaulis yra euklido, ir jo plėtimasis visą laiką lėtėja
3. Dėl inercijos tolygiai besiplečianti visata. Dar visai neseniai mūsų Visatos vidutinio tankio skaičiavimo duomenys buvo palankūs tokiam atviram pasaulio modeliui.
4. Pasaulis, besiplečiantis vis didesniu greičiu. Naujausi eksperimentiniai duomenys ir teoriniai tyrimai rodo, kad Visata vis greičiau tolsta ir nepaisant euklido mūsų pasaulio prigimties, dauguma galaktikos ateityje bus mums nepasiekiamos. Ir dėl tokios keistos pasaulio struktūros kalta ta pati tamsi energija, kuri šiandien siejama su tam tikra vidine vakuumo energija, užpildančia visą erdvę.
Sergejus Rubinas, fizinių ir matematikos mokslų daktaras
Astronomija
Astrofizika., t.y. radijo astronomija
Marchevsky V.A., fizinių ir matematikos mokslų kandidatas
GALIMAS VISATOS VYSTYMO VARIANTAS
Įvadas
Iki šiol buvo svarstomi tik du Visatos vystymosi variantai: atviras ir uždaras jos modeliai. Mūsų nuomone, turi teisę egzistuoti ir kita versija, jei, žinoma, eksperimentiškai pasitvirtina darbe padarytos prielaidos apie pastebimą energijos srautą į vakuumą. Tada galime manyti, kad Visata nėra nepriklausoma fizinę sistemą, todėl galima svarstyti ir trečią variantą. Taip ir padarysime.
1. Stabilaus dinaminio medžiagos pasiskirstymo metagalaktikoje sąlyga
Tarkime, kad iš pradžių Visata išsiplėtė iš vieno bendro centro. Tuo pačiu metu atėjo momentas, kai šią plėtrą sukeliančios jėgos nustojo veikti, tolesnis judėjimas tęsėsi dėl inercinių jėgų. Toks momentas turėjo ateiti, kitaip neturėtume „Hablo įstatymo“.
Kad vienalytės sferos, kurios spindulys r, masės vieneto tūrinis elementas iš jos išeitų, jo potencialių ir kinetinių energijų suma turi būti lygi nuliui, t.
4 R z V2 3prg 4 2
PrSg, čia V yra masės vieneto tūrio elemento greitis, p yra vidurkis
sferos tankis, G – gravitacinė konstanta. Šią lygtį galima perrašyti šiek tiek kitokia forma:
V = Нг, Н = 2 (1)
čia H yra Hablo konstanta. Pavadinkime šią elemento padėtį dinamine ir stabilia.
2. Galimi materijos pasiskirstymai metagalaktikoje
Tiesą sakant, objektai, esantys savavališkai pasirinktu atstumu r nuo centro, plėtimosi jėgų pasibaigimo momentu gali turėti didesnį ir mažesnį greitį, nei reikalaujama pagal sąlygą (1).
Objektai, kurių greitis didesnis nei (1), judėjo į kitų sferų, esančių toliau nuo centro, paviršius, kol jų greičiai pradėjo tenkinti (1) sąlygą. Dėl to, kad greitesni objektai paliko spindulio Г sferą, jos vidutinis tankis sumažėjo, o objektams, kurių greičiai mažesni nei (1), taip pat tapo įmanoma patenkinti (1) ryšį. Taigi, po milijardų metų (jei šis perskirstymas jau baigėsi), visi objektai turėjo būti paskirstyti erdvėje pagal santykį (1).
Reikėtų pažymėti, kad šiuo metu yra stebimi objektai, kurie gali laikinai palikti šį stabilų dinaminį pasiskirstymą, pavyzdžiui, sprogstančios galaktikos. Po sprogimo detalės įgauna papildomų greičių. Pavyzdžiui, apsvarstykite
padėtis, kai viena dalis gauna papildomą impulsą kryptimi nuo Metagalaktikos centro, o kita - link centro. Tada jiems galima pritaikyti ankstesnius samprotavimus ir parodyti, kad jie užims dinamiškai stabilias vietas arčiau ir toliau nuo metagalaktikos centro, palyginti su padėtimi, kurią būtų užėmusi nesprogusi galaktika.
Kaip žinoma, santykis (1) gali būti naudojamas visiems objektams, kurių greitis yra daug mažesnis už šviesos greitį. Visais kitais atvejais būtina atsižvelgti į A. Einšteino reliatyvumo teoriją. Mes šito nedarysime. Atkreipkime dėmesį į tai, kad dėl realių objektų greičio ribojimo šviesos greičiu, turi būti metagalaktikos riba.
3. Numatomas Visatos vystymosi variantas
Vertinant metagalaktikos elgseną prie ribos, svarstome dvi galimybes, iš kurių viena, mūsų nuomone, gali būti įgyvendinta:
1. Jei objektų greičiai Metagalaktikos viduje ir netoli ribos yra tokie, kad jų potenciali ir kinetinė energija yra vienodos, tai visa metagalaktika turėtų plėstis be apribojimų.
2. Jei objektų greičiai tik šalia ribos yra mažesni už aukščiau nurodytas reikšmes, tai po tam tikro riboto laiko jie turėtų sulėtėti ir pradėti judėti atgal į Metagalaktikos centrą, keičiantis judant link centro. sferos, kurios ribą jie kerta, potencialios energijos vertė. Vadinasi, jie neš daiktus, esančius už šios sferos paviršiaus. Tada turėtų prasidėti beveik metagalaktikos suspaudimas ne vienu metu visame tūryje, kaip dabar manoma, o nuo išorinė siena link centro, palaipsniui verčiant vis naujus objektus keisti judėjimo kryptį. Svarbu, kad jie eitų centrinį tašką skirtingu laiku.
Norėčiau atkreipti dėmesį į vieną galimybę: jei šio proceso pradžioje kai kurie atskiri objektai, esantys netoli Metagalaktikos ribos, turėjo tokį greitį, kad jų kinetinė energija buvo didesnė už potencialą arba lygi jai, tada jie turėjo įveikti šią ribą. Tokius pavienius objektus galima stebėti už jos ribos, ir kuo daugiau laiko praėjo nuo jų kirtimo siena, tuo toliau jie turėtų būti nuo jos. Stebėdami juos galime įvertinti laiką, kada jie kirto sieną, ir ar esame pirmame Visatos plėtimosi cikle, ar ne?
Medžiagos judėjimo procesas turi būti periodinio pobūdžio. Kaip buvo parodyta darbe, šiuolaikiniais skaičiavimais Visatos tankiai atitinka uždarą modelį, tada iš energijos tvermės dėsnio išplaukia, kad objektai, skrendantys į metagalaktikos centrą ir didinantys greitį dėl potencialios energijos, išlaikydami centrinę simetriją, išskris nuo jo. . Visatos plėtimosi paveikslas kartosis, tik tam tikrą laiką vyks priešpriešinis objektų judėjimas: link centro ir iš Metagalaktikos centro. Ir dėl to atsiras galimybė, kad dėl neelastinių nedidelės jų dalies susidūrimų jų kinetinė energija sumažės dėl transformacijų į kitas energijos rūšis.
Toks virpesių procesas turi vykti periodiškai, pereinant pradinės dinaminės ir pusiausvyros būsenos stadiją: materijos pasiskirstymo erdvėje sąlygą pagal (1) Metagalaktikoje. Šiuo atveju yra tikimybė, kad maža dalis netoli ribos esančios galaktikos gali įgyti greitį, kurio pakanka įveikti šią ribą ir palikti metagalaktiką. Laikui bėgant dėl šio proceso ir susidūrimų galimybės artėjančių judesių metu maksimalus periodinių metagalaktikos svyravimų spindulys gali sumažėti. Šis scenarijus
periodinis metagalaktikos išsiplėtimas ir beveik suspaudimas yra gana realus. Tuomet įdomiausius rezultatus galima gauti stebint Metagalaktikos ribą.
Iki šiol Metagalaktikos ribos niekas neieškojo ir jos nerasta. Visai įmanoma, kad astronomų pastebėti kvazarai yra gana tinkami ribinių švyturių vaidmeniui. Darbuose atkreipiamas dėmesys į tai, kad „vidinis tankis (kvazarų) didėja didėjant Z daug greičiau nei (1 + Z)3 esant 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.
Išvada
Gamta yra ekonomiška, ji ne visada sugalvoja naujas formas, bet dažnai naudoja jau paruoštas. Taip pat mūsų Visatos modelis yra labai panašus į rutulinį spiečius. Yra žinoma, kad jie yra labai stabilūs ir gyvena pakankamai ilgai, todėl mūsų Visata gali egzistuoti ilgą laiką, nepraeidama suspaudimo fazės iki taško. Šis laikotarpis yra dešimtis ir galbūt šimtus kartų ilgesnis nei vienas ciklas nuo išsiplėtimo iki susitraukimo uždarame Visatos modelyje.
Šiuo metu labai pastebimas stebėjimo astronomijos atsilikimas metagalaktinių atstumų srityje. Taip yra dėl to, kad iki šiol šiems atstumams įvertinti buvo naudojamas tik vienas metodas, pagrįstas Doplerio efektu ir Hablo dėsniu. Ir kol šis atsilikimas nebus pašalintas, teoriniai pokyčiai gali nutolti nuo tikrojo pasaulio vaizdo.
Bibliografija
1. Marchevsky V.A. Ar Visatoje yra bent vienas apčiuopiamas energijos nutekėjimas į vakuumą? Šiuolaikinio mokslo aktualijos, 2006 Nr.1.
2. Marchevsky V.A. Ar pagreitėjęs Visatos plėtimasis yra realus? tame pačiame kambaryje.
3. Schmidt M., Ar. J., 151, 393, 1968, Ar. J., 162, 371, 1970.
4. Fizikos naujienos internete. UFN, 172, 4, 2002.
Norėdami toliau skaityti šį straipsnį, turite įsigyti visą tekstą. Straipsniai siunčiami formatu PDF pašto adresu, nurodytu mokėjimo metu. Pristatymo laikas yra mažiau nei 10 minučių. Vieno straipsnio kaina - 150 rublių.
Panašūs moksliniai darbai tema "Mokslinės studijos"
- Ar pagreitėjęs Visatos plėtimasis yra realus?
MARČEVSKIS V.A. – 2006 m
- Pasaulio egzistavimo fizinės formos nustatymas ir esminių Pasaulio bei vakuumo parametrų įvertinimas
MARČEVSKIS V.A. – 2008 m
Federalinė švietimo agentūra
Valstybinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga „USTU-UPI“, pavadinta pirmojo Rusijos prezidento B.N. Jelcinas"
Švietimo informacinių technologijų institutas
Nuotolinio ugdymo fakultetas
Esė
tema: Visatos evoliucija, įvairūs jos modeliai
disciplinoje: Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos
Jekaterinburgas
Įvadas
Kas yra Visata, Žemė, Mėnulis, Saulė, žvaigždės? Kur yra Visatos pradžia ir kur pabaiga, kiek laiko ji egzistuoja, iš ko ji susideda ir kur yra jos pažinimo ribos? Visatos, net tik mums žinomos jos dalies, tyrimas yra didžiulė užduotis. Norint gauti šiuolaikinių mokslininkų turimą informaciją, prireikė daugelio kartų darbo.
Visatos atsiradimo problema žmones domino dar iki šiuolaikinio mokslo atsiradimo. Susidomėjimo pagrindas yra noras pasiekti pagrindinę visų dalykų priežastį. Pavyzdžiui, Biblijoje net nurodoma tiksli pasaulio sukūrimo data – 5 tūkstančiai metų prieš Kristų. Istorinis šios datos pagrindimas gali būti tas, kad ji maždaug atitinka paskutinį ledynmetį – 10 tūkstančių metų prieš Kristų. V amžiuje po Kristaus Krikščioniško mokslo autorius šventasis Augustinas atkreipė dėmesį, kad iki Visatos atsiradimo laiko sąvoka buvo beprasmė, o tai stebėtinai sutampa su šiuolaikinio mokslo idėjomis. Augustinas rašė, kad Dievas sukūrė ir Visatą, ir laiką, todėl iki Visatos gimimo laiko nebuvo. Kodėl tada Visata atsirado tam tikru konkrečiu laiko momentu? Senovės graikai: Platonas, Aristotelis tikėjo, kad pasaulis yra nekintantis ir egzistuoja amžinai, tačiau tik kartais jame įvyksta katastrofos, kurios grąžina žmoniją atgal.
Šio darbo tikslas – išanalizuoti įvairius Visatos egzistavimo ir evoliucijos modelius, įskaitant Saulės sistemos, kurios neatskiriama dalis yra mūsų planeta, raidos scenarijus.
1 skyrius. Visatos sudėtis ir jos matmenys
Matomoji Visatos dalis susideda iš šimtų milijardų galaktikų, o kiekvienoje galaktikoje yra dešimtys milijardų žvaigždžių. Kiekvienam Žemės gyventojui tenka milijardas žvaigždžių, o tai žymiai praplečia mažojo princo Exupery, kuris kukliai tenkinosi tik viena planeta, galimybes. Žvaigždės Visatoje yra suskirstytos į milžiniškas žvaigždžių sistemas, vadinamas galaktikomis. Bet tai tik matoma Visatos dalis.
Žvaigždžių sistema, kurioje mūsų Saulė yra kaip įprasta žvaigždė, vadinama Paukščių Taku. Galaktikos žvaigždžių skaičius yra apie 1012 (trilijonai). Paukščių Takas, ryški, sidabrinė žvaigždžių juosta, juosia visą dangų ir sudaro didžiąją mūsų galaktikos dalį. Saulės sistema nėra Galaktikos centre. Galaktikos centre yra 1000-2000 pc skersmens šerdis – milžiniškas tankus žvaigždžių spiečius. Šerdyje yra daug raudonųjų milžinų ir trumpalaikių cefeidų (didelių žvaigždžių spiečių).
Viršutinės pagrindinės sekos žvaigždės, ypač supermilžinai ir klasikinės cefeidos, sudaro jaunesnę populiaciją. Jis yra toliau nuo centro ir sudaro gana ploną sluoksnį arba diską. Tarp žvaigždžių šiame diske yra dulkėtos medžiagos ir dujų debesys. Subnykštukai ir milžinai sudaro sferinę sistemą aplink Galaktikos šerdį ir diską.
Mokslas žino tik 5% materijos, sudarančios Visatą, prigimtį. Mes matome šiuos 5% (4% įprastos medžiagos – planetos, ūkai ir kt., 1% žvaigždžių ir galaktikų) aplink save ir patys esame iš jos pagaminti. Likusi dalis yra didžiulė paslaptis, būtent 70% tamsiosios energijos (neseniai atrasta antigravitacijos forma), 25% tamsiosios medžiagos (nematomos dalelės su nežinomomis savybėmis) ir 5% matomos medžiagos (žr. 1 pav.).
Mūsų galaktikos masė dabar vertinama įvairiai: ji yra maždaug 2*1011 Saulės masių (Saulės masė 2*1030 kg), 1/1000 jos yra tarpžvaigždinėse dujose ir dulkėse. Andromedos galaktikos masė yra beveik tokia pati, o Triangulum galaktikos masė yra 20 kartų mažesnė. Mūsų galaktikos skersmuo yra 100 000 šviesmečių. Kruopščiu darbu Maskvos astronomas V.V. Kukarinas 1944 m. rado spiralinės Galaktikos struktūros požymių ir paaiškėjo, kad mes gyvename erdvėje tarp dviejų spiralinių atšakų, kuriose nėra daug žvaigždžių. Kai kur danguje teleskopu, o kai kur net plika akimi galima įžvelgti artimas žvaigždžių grupes, sujungtas abipuse gravitacija, arba žvaigždžių spiečius.
2 skyrius. Visatos evoliucijos modeliai
Visata yra viskas, kas egzistuoja. Nuo mažiausių dulkių ir atomų grūdelių iki didžiulių žvaigždžių pasaulių ir žvaigždžių sistemų materijos sankaupų. Todėl nebus klaida teigti, kad bet kuris mokslas vienaip ar kitaip tiria Visatą, tiksliau, vieną ar kitą jos aspektą. Chemija tyrinėja molekulių pasaulį, fizika – atomų ir elementariųjų dalelių pasaulį, biologija – gyvosios gamtos reiškinius. Tačiau yra mokslo disciplina, kurios tyrimo objektas yra pati Visata. Tai ypatinga astronomijos šaka, vadinamoji kosmologija. Kosmologija yra visatos kaip visumos tyrimas.
Tobulėjant kibernetikai įvairiose mokslinių tyrimų srityse, modeliavimo technikos labai išpopuliarėjo. Įvairių modelių kūrimas yra vienas iš svarbių būdų suprasti objektyviai egzistuojantį pasaulį. Visatoje vykstantys objektai, reiškiniai ir procesai yra labai sudėtingi. Modeliavimas leidžia išryškinti reikšmingiausius, būdingiausius šių procesų bruožus.
Tobulėjant mokslui, kuris vis labiau atskleidžia mus supančiame pasaulyje vykstančius fizinius procesus, dauguma mokslininkų pamažu perėjo prie materialistinių idėjų apie Visatos begalybę. Čia didelę reikšmę turėjo I. Niutono (1643 - 1727) visuotinės gravitacijos dėsnio atradimas, paskelbtas 1687 m.
Viena iš svarbių šio dėsnio pasekmių buvo teiginys, kad baigtinėje Visatoje visa jos materija per ribotą laiką turėtų būti sujungta į vieną uždarą sistemą, o begalinėje Visatoje gravitacijos veikiama materija susirenka tam tikrose. riboti tūriai (pagal to meto idėjas – žvaigždėse), tolygiai užpildantys Visatą.
A. Einšteino (1879 - 1955) sukurta bendroji reliatyvumo teorija turi didelę reikšmę šiuolaikinių idėjų apie Visatos sandarą ir raidą raidai. Ji apibendrina Niutono gravitacijos teoriją didelėms masėms ir greičiams, palyginamiems su šviesos greičiu. Iš tiesų, galaktikose yra sutelkta didžiulė materijos masė, o tolimų galaktikų ir kvazarų greitis yra panašus į šviesos greitį.
Viena iš reikšmingų bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmių yra išvada apie nuolatinį materijos judėjimą Visatoje – Visatos nestacionarumą. Šią išvadą mūsų amžiaus 20-ajame dešimtmetyje padarė sovietų matematikas A.A. Fridmanas (1888 - 1925). Jis parodė, kad, priklausomai nuo vidutinio medžiagos tankio, Visata turėtų arba plėstis, arba trauktis. Ateityje Visatos plėtimasis bus pakeistas suspaudimu, o esant vidutiniam tankiui, lygiam ar mažesniam už kritinį, plėtimasis nesustos. Paskutinius du variantus aktyviai svarstė astrofizikai, o devintajame dešimtmetyje jie apėmė neįsivaizduojamai greitą Visatos plėtimąsi (infliaciją), įvykusią pirmosiomis Didžiojo sprogimo akimirkomis.
Aleksandro Fridmano teorija, priešingai nei Einšteinas, kuris Visatą laikė stabilia ir nekintančia, geriausiai apibūdina jos atsiradimo ir vystymosi modelį. Friedmano pažiūros padėjo pagrindą tolesniam Visatoje vykstančių procesų tyrimui.
Iš esmės naujas šiuolaikinės evoliucinės kosmologijos raidos etapas siejamas su amerikiečių fiziko G.A. Gamow (1904-1968), kurio dėka karštos Visatos samprata pateko į mokslą. Pagal jo siūlomą besivystančios Visatos „pradžios“ modelį, Lemaitre'o „pirminį atomą“ sudarė labai suspausti neutronai, kurių tankis pasiekė siaubingą vertę – vienas kubinis centimetras pirminės medžiagos svėrė milijardą tonų. Dėl šio „pirmojo atomo“ sprogimo, pasak G.A. Gamovas suformavo pilną kosmologinį katilą, kurio temperatūra siekė apie tris milijardus laipsnių, kuriame vyko natūrali cheminių elementų sintezė. Pirminio kiaušinio fragmentai – atskiri neutronai – vėliau suskyla į elektronus ir protonus, kurie, savo ruožtu, susijungė su nesuirusiais neutronais, sudarydami būsimų atomų branduolius. Visa tai įvyko per pirmąsias 30 minučių po Didžiojo sprogimo.
Karštas modelis buvo specifinė astrofizinė hipotezė, nurodanti būdus eksperimentiškai patikrinti jo pasekmes. Gamovas numatė, kad šiuo metu egzistuoja šiluminės spinduliuotės likučiai iš pirmykštės karštos plazmos, o jo bendradarbiai Dlferis ir Hermannas dar 1948 metais gana tiksliai apskaičiavo šios liekamosios dabartinės Visatos spinduliuotės temperatūrą. Tačiau Gamow ir jo bendradarbiai nesugebėjo pateikti patenkinamo paaiškinimo apie natūralų sunkiųjų cheminių elementų susidarymą ir paplitimą Visatoje, o tai lėmė skeptišką specialistų požiūrį į jo teoriją. Kaip paaiškėjo, siūlomas branduolių sintezės mechanizmas negalėjo pateikti šiuo metu stebimų šių elementų kiekių.
Mokslininkai pradėjo ieškoti kitų fizinių „pradžios“ modelių. 1961 metais akademikas Ya.B. Zeldovičius pateikė alternatyvų šalčio modelį, pagal kurį pradinę plazmą sudarė šaltų (kai temperatūra žemesnė už absoliutų nulį) išsigimusių dalelių – protonų, elektronų ir neutrinų – mišinys. Po trejų metų astrofizikai I.D. Novikovas ir A.G. Doroškevičius atliko dviejų priešingų kosmologinių pradinių sąlygų modelių – karšto ir šalto – lyginamąją analizę ir nurodė kelią į eksperimentinį patikrinimą ir vieno iš jų atranką. Buvo pasiūlyta pabandyti aptikti pirminės spinduliuotės likučius, tiriant žvaigždžių ir kosminių radijo šaltinių spinduliuotės spektrą. Pirminės spinduliuotės likučių atradimas patvirtintų karštojo modelio teisingumą, o jei jų nėra, tai rodytų šaltojo modelio naudai.
60-ųjų pabaigoje R. Dicke'o vadovaujama amerikiečių mokslininkų grupė pradėjo bandymus aptikti kosminę mikrobangų foninę spinduliuotę. Tačiau jie aplenkė L. Pepziasą ir R. Wilsoną, kurie 1978 metais gavo Nobelio premiją už mikrobangų fono (tai oficialus kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės pavadinimas) atradimą, kurio bangos ilgis siekia 7,35 cm.
Pastebėtina, kad būsimi Nobelio premijos laureatai neieškojo kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės, o daugiausia užsiėmė radijo antenos derinimu darbui pagal palydovinio ryšio programą. Nuo 1964 metų liepos iki 1965 metų balandžio įvairiose antenos padėtyse jie fiksavo kosminę spinduliuotę, kurios pobūdis iš pradžių jiems buvo neaiškus. Ši spinduliuotė pasirodė esanti kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė.
Taigi dėl naujausių astronominių stebėjimų buvo galima vienareikšmiškai išspręsti esminį klausimą dėl fizinių sąlygų, vyravusių ankstyvosiose kosminės evoliucijos stadijose, prigimties: karštasis „pradžios“ modelis pasirodė esąs labiausiai adekvatus. Tačiau tai, kas buvo pasakyta, nereiškia, kad visi teoriniai Gamovo kosmologinės koncepcijos teiginiai ir išvados buvo patvirtinti. Iš dviejų pradinių teorijos hipotezių – apie „kosminio kiaušinio“ neutroninę sudėtį ir jaunos Visatos karštąją būseną – laiko išbandymą išlaikė tik pastaroji, rodanti kiekybinį radiacijos vyravimą materijos ištakose. šiuo metu stebima kosmologinė ekspansija.
„Užšalimo“ scenarijų sukūrė amerikiečių fizikai Fredas Adamsas ir Gregory Laughlin dar prieš atrandant pagreitintą Visatos plėtimąsi - 1997 m. (modelis pagrįstas standartiniu modeliu). Pagal jų modelį mūsų Visatos istoriją sudaro keturios eros:
Žvaigždžių era (prasidėjo praėjus šimtams milijonų metų po Didžiojo sprogimo, Visatoje pradėjo pasirodyti pirmosios žvaigždės ir dėl branduolių sintezės žvaigždžių žarnyne prasidėjo intensyvi energijos gamyba. Šie procesai tęsiasi ir šiandien. Mokslininkai apskaičiavo, kad kai Visatai sukanka 1014 metų, nebeliks vietos laisvo vandenilio, o žvaigždės baigs savo egzistavimą).
Degeneracijos era apima 1015–1037 metų laikotarpį, iš putojančių žvaigždžių liko tik neutroninės žvaigždės ir baltosios nykštukės, juodosios skylės kaupiasi ir sparčiai auga, branduolinė medžiaga suirs, protonai suirs į pozitronus, fotonus, neutrinus ir , galiausiai įprastos planetų ir baltųjų nykštukų sudėties materijos pradės virsti radiacija.
Juodųjų skylių era patenka į laikotarpį nuo 1038 iki 10100. Šiuo metu visi protonai ir neutronai (barionai) išnyks, o vieninteliai makroobjektai Visatoje liks juodosiomis skylėmis ir greitai išgaruos į spinduliuotę ir išnyks. sprogimai.
Tamsioji era ateis, kai visatos amžius viršys 10 100 metų. Iš materijos liks tik beveik 0 temperatūros elektromagnetinės spinduliuotės kvantai ir stabilūs leptonai (neutrinai, elektronai ir pozitronai).
„Pripučiamos visatos“ modelį 2003 metais pasiūlė R. Caldwell, M. Kamionkowski ir Weinberg. Visatos plėtimosi negalima paaiškinti „karštos Visatos“ modeliais. Didėjantis tamsiosios energijos (vakuumo) padidėjimas sukels visuotinį anti-kolapsą. Erdvės plėtimosi greitis padidės tiek, kad suplėšys galaktikas, t.y. čia lemiamą reikšmę įgavo antigravitacija, visų taškų pašalinimas vienu metu. Planetų sistemos suirs, planetos praras ryšį su Saule. Žvaigždės ir planetos sunaikinamos. Cheminiai junginiai skyla į atomus, tačiau atomai taip pat praranda stabilumą, branduoliai negali laikyti elektronų. Tačiau visa tai – tolimoje ateityje.
Yra modelis, pagal kurį rytoj gali įvykti galutinis Visatos sunaikinimas. Pirmą kartą jį pasiūlė Maskvos fizikas M.B. Vološinas, I. Yu. Kobzarevas ir L.B. Tegul ešeri 1975 m. Šioje teorijoje atsižvelgiama į vakuumo ypatumus. Jame nėra tikrų dalelių, tačiau jų virtualūs analogai nuolat gimsta ir nyksta. Bet kurią akimirką gali įvykti vakuumo tuneliavimas iš vienos būsenos į kitą ir galų gale atsiras erdvė – laikas ir materija su visiškai skirtingomis savybėmis (arba nieko).
Į vakuuminę energiją atsižvelgiama naujagimio Visatos infliacinio plėtimosi teorijoje.
Infliacinis Visatos modelis – hipotezė<#"justify">Scenarijus Nr. 4 Milžiniška saulė
Savo vystymosi pabaigoje didžiulė raudona Saulė apims Žemę, kuri pavirs išdeginta dykuma.
Saulė kažkada atrodė visai kitaip nei šiandien. Po milijardų metų jis vėl pakeis savo išvaizdą. Tačiau žmogaus laiko skalėje šie pokyčiai yra nepastebimi. Tačiau Saulė turi savo gyvavimo ciklą – tarpžvaigždinės materijos susidarymą iš debesies, tada daugiau ar mažiau ramaus egzistavimo periodą, o vėliau neišvengiamą mirtį.
Po penkių milijardų metų Saulė sunaudos visą vandenilį, pereis prie helio ir taps 75 procentais didesnė nei šiandien.
Praeis dar keli milijardai metų, ir naujoji Saulė sugers Merkurijų ir Venerą – arčiausiai Saulės sistemos centro esančias planetas. O Žemė, plūduriuojanti karštoje Saulės atmosferoje, paliks savo orbitą ir galiausiai įsuks į didžiulės žvaigždės tiglį. Gali būti, kad Marsui pasiseks, ir apie milijardą metų ten įsikurs tinkamas gyvybės atsiradimui ar jos atkūrimui klimatas, jei tiesa, kad jis ten jau egzistavo prieš kelis milijardus metų.
5 scenarijus Visos saulės sistemos pabaiga
Ledinės Saulės sistemos planetos skris tamsoje aplink baltąją nykštukinę Saulę.
Siaubingas išsiplėtimas, kuris nutiks Saulei jos raudonojo milžino stadijoje, nuleis uždangą žemiškojo gyvenimo scenoje. Tačiau tai nebus paskutinis jo egzistavimo veiksmas. Šioje būsenoje Saulė išliks dar milijardą metų. Jis pradės maitintis heliu, o paskui pradės deginti kitus – vis sunkesnius – elementus, esančius didesniame gylyje, žvaigždės šerdyje, ryjančius sluoksnis po sluoksnio, susitraukiančius kaip svogūnas. Kai ateis geležies eilė, termobranduolinės sintezės procesas su energijos išsiskyrimu sustos. Tačiau elementų transformacija žvaigždės žarnyne tęsis ir gana aktyviai, tačiau dabar tai įvyks įsisavinant energiją.
Šių viena po kitos vykstančių termobranduolinių reakcijų metu Saulėje bus nestabilumo periodai, kurių metu jos šviesumas pasikeis ir atrodys kaip kintamos žvaigždės, pavyzdžiui, pulsuojančios cefeidinės žvaigždės. Paskutiniame laikotarpyje fazių kaita paspartės, kiekviena paskesnė bus trumpesnė už ankstesnę. Ir vis dėlto, skirtingai nei žvaigždės, turinčios didesnę masę, Saulė nenutrauks savo gyvenimo akimirksniu, tai yra, sprogimu. Viršutiniai sluoksniai „nusiluš“ į kosmosą, sudarydami ten planetinį ūką.
Saulės planetinio ūko centre išliks šalta vandenilio, helio, anglies, deguonies ir kitų sunkesnių elementų šerdis. Jo tūris bus panašus į Žemės tūrį, o jo tankis bus milijonus kartų didesnis nei vandens tankis (kitaip tariant, tokios medžiagos kubinio centimetro masė bus matuojama tonomis!)
Atvėsęs milijardus metų, jis atvės iki 4000 kelvinų temperatūros, o jo medžiagoje prasidės kristalizacijos procesas.
Aplink mažą baltą Saulę suksis išlikusių planetų reliktai, greičiausiai tai bus Marsas, Jupiteris ir Saturnas, kurių šaltieji žiedai išgaruoja raudonojo milžino fazės metu. Ir ateis amžina naktis, kurios metu per pilnatį Žemėje bus taip pat tamsu, kaip ir šiandien, o Saulė atrodys tik šiek tiek šviesesnė už kitas žvaigždes.
6 scenarijus Paukščių tako pabaiga juodojoje skylėje
Galaktikos centre esanti juodoji skylė į savo piltuvą sugers visas Paukščių Tako žvaigždes.
Stebint Paukščių Taką ir kitas tolimas galaktikas, iškart pastebimas akivaizdus skirtumas: mūsų žvaigždžių sistema gana rami, o daugelis kitų galaktikų gyvena nuolatinėje veikloje.
Dujų emisija, didelio intensyvumo žvaigždžių formavimosi sritys, galingi radijo bangų srautai, rentgeno ir gama spinduliai, didžiulių energijos kiekių išskyrimas – visa tai suteikia galaktikoms artimų žvaigždžių išvaizdą, nors iš tikrųjų jos yra milijardai žvaigždžių. šviesmečių atstumu nuo mūsų.
Viena hipotezė paaiškina pašėlusį šių žvaigždžių sistemų aktyvumą jų centruose esančiomis milžiniškomis juodosiomis skylėmis, kurių masė yra dešimtys milijonų Saulės masių.
Tokio kosminio mega dulkių siurblio, kurio tiesiogiai nematyti, egzistavimą patvirtina astronomų pastebėti sūkurių reiškiniai ir didžiausi temperatūrų skirtumai, atsirandantys absorbuojant medžiagą į juodąją skylę ir lydimi energijos bei dujų išmetimo. .
Astrofizikai, stebėdami mūsų Visatos centrą įvairiuose radijo bangų, infraraudonųjų ir rentgeno spindulių, taip pat gama spindulių diapazonuose ir surinkę daug duomenų, pasiūlė, kad Paukščių Tako centre yra juodoji skylė.
Mokslininkai teigia, kad Paukščių Tako centre yra padidėjusi medžiagos koncentracija, maždaug du milijonus kartų didesnė už Saulės masę, tačiau iš ten mus pasiekiančios šviesos kiekis yra neproporcingai mažas. Beje, būtent dėl šios priežasties kai kurie mokslininkai abejoja, ar Paukščių Tako centre tikrai yra didžiulė juodoji skylė. Tačiau, kita vertus, tokių didelių gabaritų darinių, besielgiančių gana ramiai, buvo rasta ne tik mūsų, bet ir kitose iš pažiūros normaliose galaktikose, pavyzdžiui, Andromedos ūke ir jo palydove M32, neseniai tyrinėtame Hablo kosminiu teleskopu.
Galbūt juodoji skylė susidarė dėl susidūrimų su kitomis galaktikomis tais tolimais laikais, kai Visata dar buvo maža. Bet kas atsitiks, kai ji susidurs su kitomis galaktikomis, jei ji kada nors pabus iš miego? Atsakymas nuvilia: juodoji skylė įsiurbs visą mūsų galaktiką.
Tokiu atveju Paukščių Tako laukia nepavydėtinas likimas – iš pradžių jis pavirs žvaigždžių ir dujų sūkuriu, o vėliau – mažyčiu, be galo didelio tankio regionu.
Išvada
Visata vystosi; smurtiniai procesai vyko praeityje, vyksta dabar ir vyks ateityje. Pasaulis darosi vis sudėtingesnis, sudėtingėja ir atsiranda naujų teorijų. Ir mokslas nestovi vietoje, atsiranda naujos pažiūros, hipotezės, mokymai, nes „gamta neatskleidžia savo paslapčių kartą ir visiems laikams“ (L.A. Seneka).
Jei mūsų Visatai gresia mirtis, galbūt ateityje bus įmanoma skristi į kitą Visatą. Iš bendrosios reliatyvumo teorijos išplaukia galimybė egzistuoti erdvės-laiko tuneliai ir perėjimas į kitas Visatas.
Mes žinome Visatos sandarą didžiuliame erdvės tūryje, kuriam įveikti šviesos reikia milijardus metų. Tačiau smalsi žmogaus mintis siekia prasiskverbti toliau. Kas yra už stebimo pasaulio regiono ribų? Ar Visatos tūris yra begalinis? O jo plėtra – kodėl ji prasidėjo ir ar visada tęsis ateityje? Kokia yra „paslėptos“ masės kilmė? Ir galiausiai, kaip Visatoje atsirado protinga gyvybė? Ar ji egzistuoja kur nors kitur, išskyrus mūsų planetą? Kol kas galutinių ir išsamių atsakymų į šiuos klausimus nėra. Visata yra neišsemiama. Žinių troškulys taip pat nenuilstantis, verčiantis kelti vis naujus klausimus apie pasaulį ir atkakliai ieškoti į juos atsakymų.
Naudotos literatūros sąrašas
1.Vorontsovas - Velyaminovas B.A. Esė apie visatą. M., 1980 m. - 672 s.
2.Ksanfomality L. Tamsioji visata // Mokslas ir gyvenimas 2005 Nr. 5. 58-69 p.
.Levinas A. Visatos likimai // Populiarioji mechanika 2006 Nr. 9 40-46 p.
.Levitanas E.P. Besivystanti Visata. M.: Išsilavinimas., 1993 m. 159 p.
.Perel Yu.G. Idėjų apie Visatą plėtra M., 1958 m. 352 p.
.Surdinas V.G. Darvinas ir visatos evoliucija // Ekologija ir gyvenimas 2009 Nr. 3 4-10 p.
.Šklovskis P.S. Visata, gyvenimas, protas M.: Nauka 1987. - 320 p.
9.
.
.
Mokymas
Reikia pagalbos studijuojant temą?
Mūsų specialistai patars arba teiks kuravimo paslaugas jus dominančiomis temomis.
Pateikite savo paraišką nurodydami temą dabar, kad sužinotumėte apie galimybę gauti konsultaciją.
Išlikimo instinkto dėka žmonija ir mūsų civilizacija gyvuoja tūkstančius metų. Nors per pastaruosius kelis dešimtmečius mokslo bendruomenės vis labiau nerimauja dėl galimų pasaulinių katastrofų – įvykių su dideliu rizikos koeficientu, kurie gali ne tik pakenkti planetai, bet ir sunaikinti gyvybę joje.
Juodųjų skylių era profesoriaus Fredo Adamso knygoje „Penki Visatos amžiai“ apibūdinama kaip amžius, kuriame organizuota materija išliks tik juodųjų skylių pavidalu. Palaipsniui, dėka kvantinių radiacijos aktyvumo procesų, jie atsikratys sugertos medžiagos. Iki šios eros pabaigos liks tik mažos energijos protonai, elektronai ir neutronai. Kitaip tariant, galime atsisveikinti su mūsų nuostabia mėlyna planeta.
Daugelio religinių judėjimų, keliančių įvairias hipotezes, teigimu, artėja pasaulio pabaiga (pasaulio pabaiga, antrasis Jėzaus Kristaus atėjimas, Antikristo atėjimas). Visi sutaria dėl vieno dalyko: pasaulio pabaiga neišvengiama. Mokslininkai paneigia daugumą hipotezių, tačiau taip pat sutinka, kad taip gali nutikti.
Kai pagalvoji apie tokių diktatorių kaip Hitleris, Stalinas, Saddamas, Kim Jong-unas ir kitų klasikinių politinių diktatūrų viešpatavimą, nesunku manyti, kad tokį scenarijų galima laikyti ir civilizacijos pabaigos pradžia.
Dėl kito pasaulio pabaigos scenarijaus žmogaus sukurti nanorobotai taps nevaldomi ir sunaikins žmoniją.
Daugelis mokslininkų yra susirūpinę, kad itin galinga kaimyninių galaktikų gama spinduliuotė dėl labai stipraus sprogimo gali sukelti mūsų planetos mirtį. Ši hipotezė padeda paaiškinti vadinamąjį Fermi paradoksą, kuris rodo, kad, be mūsų, Visatoje nėra kitų technologiškai pažangių civilizacijų, nes gama spinduliai galėjo naikinti viską.
Tai prieštaringa problema, tačiau daugelis mano, kad dėl žmogaus veiklos kilęs visuotinis atšilimas taps veiksniu, kurį galima laikyti klimato kaitos ir gyvybės mirties mūsų planetoje priežastimi.
Saulė periodiškai į kosmosą išleidžia karštus radioaktyvius dujų debesis, kurie kelia grėsmę Žemės magnetiniam laukui, nes yra itin galingi ir Žemę pasiekia vos per kelias valandas. Kai kurių mokslininkų teigimu, dėl žalos, kurią žmogus atneša savo planetai, nekontroliuojami Saulės vainikiniai išmetimai vieną dieną sunaikins planetą.
Didžiojo sprogimo teorija yra dar viena abejotina kosmologinė hipotezė, pagal kurią Visatos materija, pradedant nuo žvaigždžių, galaktikų iki atomų ir kitų dalelių, atsiradusių dėl šio sprogimo, ateityje taip pat išnyks.
Didysis krizė yra dar viena mokslinė hipotezė apie mūsų egzistavimo pabaigą. Dėl to Visata susitrauks ir sprogs. Didysis sprogimas jį sukūrė, o Didysis sprogimas jį sunaikins.
„Genetinė tarša“ yra abejotinas terminas, naudojamas paaiškinti nekontroliuojamą genų inžinerijos naudojimą, kuris trukdo gamtos pasauliui. Nepageidautina kištis į genus, nes sukūrę naujus organizmus galite negrįžtamai pakenkti esamiems. Nepageidaujamos dominuojančios rūšys gali atsirasti dėl spontaniškų mutacijų.
Dar vienu pavojumi žmonijos gyvybei galima laikyti pasaulines epidemijas, kurios labai greitai gali išplisti oro lašeliniu būdu ir pražudyti žmones likus vos kelioms valandoms, kol žmonija randa veiksmingą vaistą.
Kaip atrodytų planeta, jei žmonija staiga išnyktų nuo žemės paviršiaus kaip dinozaurai? Kelios priežastys gali lemti staigų žmonijos išnykimą. Pavyzdžiui, visi vyrai taps gėjais ir žmonių dauginimasis sustos.
Yra du Visatos ateities vystymosi scenarijai ir abu veda prie jos mirties. Vieni mokslininkai sako, kad visata sprogs, o kiti – užšals. Vienaip ar kitaip, abu scenarijai yra visiškai neoptimistiški.
Planetos perpildymo grėsmė girdima vis dažniau. Daugelis ekspertų teigia, kad iki 2050 m. tai bus didžiausias mūsų iššūkis. Faktas yra tas, kad žmonijos bus tiek daug, kad nebus pakankamai įvairių gyvybę palaikančių išteklių, pavyzdžiui, vandens ir naftos. Dėl to sulaukiame bado, sausros, ligų ir nesibaigiančių šalių karų.
Besaikis vartojimas jau laikomas viena iš rizikų 2015 m. Nes žmonės suvartoja daug daugiau, nei gamta gali atgaivinti. Perteklinio vartojimo apraiškos apima didžiulį žuvies laimikį ir besaikį mėsos vartojimą. Tas pats pasakytina apie daržoves ir vaisius.
Albertas Einšteinas vienas pirmųjų numatė pasaulio pabaigą dėl III pasaulinio karo. Jis teigė nežinąs, kokius ginklus žmonija panaudos per Trečiąjį pasaulinį karą, tačiau ketvirtajame pasauliniame kare žmonija kovos su akmenimis ir pagaliais.
Civilizacijos mirtis yra realiausias scenarijus iš tų, kurie prognozuoja žmonijos mirtį. Pavyzdys – majų civilizacijos arba Bizantijos imperijos likimas. Tas pats ateityje gali nutikti visai žmonijai.
Branduolinis holokaustas ir apokalipsė yra viena iš realiausių pavojų, galinčių sukelti žmonijos mirtį. Taip gali atsitikti, nes pasaulis sukaupė didžiulį kiekį branduolinių ginklų.
Naująją pasaulio tvarką galėtų įsteigti viena iš šiandien egzistuojančių slaptų organizacijų (iliuminatai, masonai, sionistai ir kt.). Šiandien jie yra visuomenės kontroliuojami, tačiau ateityje gali tapti galingesni ir savo dogmomis bei veiksmais nuvesti žmoniją į vergiją ir tarnystę blogiui.
Malthuso katastrofos esmė, pasak knygos „Esė apie gyventojų skaičiaus dėsnį“ (1798) autoriaus Thomaso Maltho, yra ta, kad ateityje gyventojų skaičius aplenks žemės ūkio sektoriaus augimą ir galimybes ekonomikos ir stabilumo. Po to gyventojų mažės ir mažės, prasidės nelaimės.
Ši teorija egzistuoja nuo antikos laikų ir dauguma (jei ne visi) matė begalę filmų, kuriuose vieną saulėtą dieną kokia nors ateivių civilizacija užkariaus planetą ir bandys sunaikinti joje gyvybę. Artimiausiu metu tai neįvyks, bet galbūt kada nors įvyks.
Transhumanizmas – pastarųjų kelerių metų tarptautinis kultūrinis ir intelektualus judėjimas, kurio tikslas – suprasti didelį technologijų vaidmenį transformuojant ir gerinant žmogaus materialinės, fizinės ir psichinės sferos kokybę. Nors skamba puikiai, žmonija gali nukentėti dėl informacinės ir technologinės revoliucijos.
Ekspertai naudoja „technologinio singuliarumo“ sąvoką, norėdami apibūdinti hipotetinį scenarijų, kai sparti technologijų pažanga žiauriai pajuoks žmoniją, sukurs dirbtinį intelektą ir mirs, prarasdama klonų ir robotų kontrolę.
Sąvoka „abipusiai užtikrintas sunaikinimas“ reiškia visuotinį ginklų naudojimą masiniam žmonių ir planetos naikinimo tikslu. Tai realus scenarijus, jei įvertintume dabartinę politinę ir karinę situaciją pasaulyje.
Tie, kurie žiūrėjo filmą „Mirk kitą dieną“, žino, kad kinetinis bombardavimas gali sunaikinti gyvybę planetoje. Jei nematėte filmo, įsivaizduokite kosminių ginklų, galinčių sunaikinti viską Žemėje per porą sekundžių, kūrimą. Baugus? Baugus. Tačiau mokslininkai net apskaičiavo tikimybę tūkstantosiomis procento dalimis.
Visatos ateitis yra vienas pagrindinių kosmologijos klausimų, į kurį atsakymas visų pirma priklauso nuo tokių Visatos savybių ir savybių kaip masė, energija, vidutinis tankis, plėtimosi greitis.
Ką mes žinome apie Visatą?
Pirmiausia turėtume apibrėžti pačią „Visatos“ sąvoką, kuri turi savo vietą ir astronomijoje, ir filosofijoje. Astronomijos srityje Visata vadinama metagalaktika arba tiesiog astronomine Visata. Tačiau teoriniu požiūriu, į kurį atsižvelgiama daugelyje Visatos vystymosi modelių ir scenarijų, tai yra kolosali sistema, peržengianti galimo stebėjimo ribas.
Viena iš svarbiausių Visatos savybių, kuri buvo atrasta palyginti neseniai, yra beveik vienodas ir izotropinis plėtimasis, kuris taip pat buvo pagreitintas. Priklausomai nuo šio plėtimosi trukmės, Visatos istorija gali būti viena iš dviejų galimų scenarijų.
Pirmuoju atveju plėtimasis tęsis neribotą laiką, o tuo pačiu metu vidutinis medžiagos tankis Visatoje sparčiai kris, artėdamas prie nulio. Trumpai tariant, viskas prasidės galaktikų spiečių irimu ir baigsis protono padalijimu į kvarkus.
Antrajame scenarijuje atsižvelgiama į bendrosios reliatyvumo teorijos (GTR) postulatus, teigiančius, kad labai padidėjus materijos tankiui erdvė-laikas yra išlenktas. Jei plėtimasis pradeda lėtėti, greičiausiai tam tikru momentu jis virs suspaudimu. Tada Visata pradės trauktis, o vidutinis jos materijos tankis sparčiai didės. Esant tokiai įvykių eigai, pagal bendrąją reliatyvumo teoriją, erdvė-laikas pamažu lenksis, kol Visata užsidarys savaime, kaip įprastos sferos paviršius, bet turintis daugiau matmenų, nei esame įpratę įsivaizduoti.
Kosmologinės Visatos epochos
Bandydami numatyti būsimą astronominės Visatos likimą, mokslininkai suskirstė jos egzistavimą į šiuos etapus:
Nepaisant to, kad Visatos materija palaipsniui nyksta, pati erdvė gali vystytis pagal keturis hipotetinius scenarijus:
- Jei laikui bėgant Visatos plėtimasis sulėtės, o vėliau virs suspaudimu, tada paskutinis jos gyvavimo etapas bus Didysis krizė. Dėl to visa materija žlunga ir grįžta į pradinę būseną – singuliarumą.
- Kitas scenarijus yra toks, kad vidutinis medžiagos tankis Visatoje yra tiksliai nustatytas ir yra toks, kad plėtimasis palaipsniui lėtėja.
- Labiausiai tikėtinas modelis dėl šiuolaikinių stebėjimo rezultatų. Tai reiškia tolygų Visatos plėtimąsi pagal inerciją.
- Spartus Visatos plėtimosi greičio didėjimas, kuris nuves mūsų pasaulį į vadinamąjį.
