Veľkosť a rozmanitosť okolitého sveta dokáže ohromiť každú predstavivosť. Všetky predmety a predmety, ktoré obklopujú človeka, iných ľudí, rôzne druhy rastlín a zvierat, častice, ktoré možno vidieť iba mikroskopom, ako aj nepochopiteľné hviezdokopy: to všetko spája koncept „vesmír“.
Teórie vzniku vesmíru boli vyvinuté človekom už dlho. Napriek absencii čo i len prvotného konceptu náboženstva či vedy sa v zvedavých mysliach starovekých ľudí vynárali otázky o princípoch svetového poriadku a o postavení človeka v priestore, ktorý ho obklopuje. Je ťažké spočítať, koľko teórií o vzniku vesmíru dnes existuje, niektoré z nich skúmajú poprední svetoznámi vedci, iné sú úprimne fantastické.
Kozmológia a jej predmet
Modernékozmológia - veda o štruktúre a vývoji vesmíru - považuje otázku jeho vzniku za jednu z najzaujímavejších a stále nedostatočne prebádaných záhad. Povaha procesov, ktoré prispeli k vzniku hviezd, galaxií, slnečných sústav a planét, ich vývoj, zdroj vzniku vesmíru, ako aj jeho veľkosť a hranice: to všetko je len krátky zoznam skúmaných problémov. modernými vedcami.
Hľadanie odpovedí na základnú hádanku o formovaní sveta viedlo k tomu, že dnes existujú rôzne teórie o vzniku, existencii, vývoji Vesmíru. Nadšenie špecialistov, ktorí hľadajú odpovede, budujú a testujú hypotézy, je opodstatnené, pretože spoľahlivá teória o zrode vesmíru odhalí celému ľudstvu pravdepodobnosť existencie života v iných systémoch a planétach.
Teórie o vzniku Vesmíru majú charakter vedeckých pojmov, individuálnych hypotéz, náboženských náuk, filozofických predstáv a mýtov. Všetky sú podmienene rozdelené do dvoch hlavných kategórií:
- Teórie, podľa ktorých tvorca vytvoril vesmír. Inými slovami, ich podstatou je, že proces vytvárania Vesmíru bol vedomým a zduchovneným konaním, prejavom vôle vyššej mysle.
- Teórie pôvodu vesmíru, postavené na základe vedeckých faktorov. Ich postuláty kategoricky odmietajú existenciu tvorcu aj možnosť vedomého stvorenia sveta. Takéto hypotézy sú často založené na princípe priemernosti. Predpokladajú možnosťživot nielen na našej planéte, ale aj na iných.
Kreacionizmus – teória o stvorení sveta Stvoriteľom
Ako už názov napovedá, kreacionizmus je náboženská teória pôvodu vesmíru. Tento svetonázor je založený na koncepcii stvorenia vesmíru, planéty a človeka Bohom alebo Stvoriteľom.
Myšlienka bola dominantná po dlhú dobu, až do konca 19. storočia, kedy sa zrýchlil proces hromadenia poznatkov v rôznych oblastiach vedy (biológia, astronómia, fyzika) a rozšírila sa evolučná teória. Kreacionizmus sa stal akousi reakciou kresťanov, ktorí sa hlásia ku konzervatívnym názorom na objavy, o ktorých sa hovorí. Dominantná myšlienka evolučného vývoja v tom čase len zintenzívnila rozpory, ktoré existovali medzi náboženskými a inými teóriami.
Aký je rozdiel medzi vedeckými a náboženskými teóriami
Hlavné rozdiely medzi teóriami rôznych kategórií spočívajú predovšetkým v pojmoch, ktoré používajú ich prívrženci. Takže vo vedeckých hypotézach namiesto tvorcu - príroda a namiesto stvorenia - pôvod. Spolu s tým existujú problémy, ktoré sú podobne pokryté rôznymi teóriami alebo dokonca úplne duplikované.
Teórie o vzniku vesmíru, ktoré patria do opačných kategórií, datujú jeho samotný vzhľad rôznymi spôsobmi. Napríklad podľa najbežnejšej hypotézy (teória veľkého tresku) vesmír vznikol asi pred 13 miliardami rokov.
Naproti tomu náboženská teória pôvodu vesmíru udáva úplne iné čísla:
- Podľa Christianazdroje, vek vesmíru stvoreného Bohom v čase narodenia Ježiša Krista bol 3483-6984 rokov.
- Hinduizmus naznačuje, že náš svet má približne 155 biliónov rokov.
Kant a jeho kozmologický model
Až do 20. storočia bola väčšina vedcov toho názoru, že vesmír je nekonečný. Táto vlastnosť charakterizovala čas a priestor. Okrem toho bol vesmír podľa ich názoru statický a jednotný.
Myšlienku nekonečnosti vesmíru vo vesmíre predložil Isaac Newton. Vývoj tohto predpokladu vykonal Emmanuel Kant, ktorý rozvinul teóriu, že neexistujú žiadne časové obmedzenia. Ak ideme ďalej, v teoretických predpokladoch, Kant rozšíril nekonečnosť vesmíru na počet možných biologických produktov. Tento postulát znamenal, že v podmienkach starovekého a rozsiahleho sveta bez konca a začiatku môže existovať nespočetné množstvo možných možností, v dôsledku ktorých je výskyt akéhokoľvek biologického druhu skutočný.
Na základe tejto teórie o možnom pôvode foriem života bola neskôr vyvinutá Darwinova teória. Pozorovania hviezdnej oblohy a výsledky výpočtov astronómov potvrdili Kantov kozmologický model.
Einsteinove myšlienky
Začiatkom 20. storočia Albert Einstein zverejnil svoj vlastný model vesmíru. Podľa jeho teórie relativity prebiehajú vo vesmíre súčasne dva opačné procesy: expanzia a kontrakcia. Avšak onsúhlasil s názorom väčšiny vedcov o stacionárnosti vesmíru, preto zaviedol pojem kozmická odpudivá sila. Jeho dopad je navrhnutý tak, aby vyvážil príťažlivosť hviezd a zastavil proces pohybu všetkých nebeských telies, aby sa zachoval statický charakter vesmíru.
Model vesmíru - podľa Einsteina - má určitú veľkosť, ale neexistujú žiadne hranice. Takáto kombinácia je uskutočniteľná iba vtedy, keď je priestor zakrivený rovnakým spôsobom ako v gule.
Charakteristiky priestoru takéhoto modelu sú:
- Trojrozmerný.
- Samotné zatváranie.
- Homogenita (chýbajúci stred a okraj), v ktorej sú galaxie rovnomerne rozložené.
A. A. Friedman: Vesmír sa rozpína
Tvorca revolučného rozširujúceho sa modelu vesmíru A. A. Fridman (ZSSR) postavil svoju teóriu na základe rovníc charakterizujúcich všeobecnú teóriu relativity. Je pravda, že vo vtedajšom vedeckom svete bol všeobecne uznávaný názor na statický charakter nášho sveta, takže jeho práci sa nevenovala náležitá pozornosť.
O niekoľko rokov neskôr astronóm Edwin Hubble urobil objav, ktorý potvrdil Friedmanove myšlienky. Bolo objavené odstránenie galaxií z neďalekej Mliečnej dráhy. Zároveň sa stal nevyvrátiteľný fakt, že rýchlosť ich pohybu je úmerná vzdialenosti medzi nimi a našou galaxiou.
Tento objav vysvetľuje neustály „ústup“hviezd a galaxií vo vzájomnom vzťahu, čo vedie k záveru oexpanzia vesmíru.
Napokon Friedmanove závery uznal Einstein, neskôr spomenul zásluhy sovietskeho vedca ako zakladateľa hypotézy o expanzii vesmíru.
Nedá sa povedať, že by medzi touto teóriou a všeobecnou teóriou relativity boli rozpory, avšak s rozpínaním vesmíru musel prísť prvotný impulz, ktorý vyvolal rozptyl hviezd. Analogicky s výbuchom bola myšlienka nazvaná „Veľký tresk“.
Stephen Hawking a antropický princíp
Výsledkom výpočtov a objavov Stephena Hawkinga bola antropocentrická teória o vzniku vesmíru. Jeho tvorca tvrdí, že existencia planéty tak dobre pripravenej na ľudský život nemôže byť náhodná.
Teória vzniku vesmíru Stephena Hawkinga počíta aj s postupným vyparovaním čiernych dier, ich stratou energie a emisiou Hawkingovho žiarenia.
Výsledkom hľadania dôkazov bolo identifikovaných a overených viac ako 40 charakteristík, ktorých dodržiavanie je nevyhnutné pre rozvoj civilizácie. Americký astrofyzik Hugh Ross odhadol pravdepodobnosť takejto neúmyselnej zhody okolností. Výsledkom bolo číslo 10-53.
Náš vesmír zahŕňa bilión galaxií, každá má 100 miliárd hviezd. Podľa výpočtov vedcov by celkový počet planét mal byť 1020. Tento údaj je o 33 rádov menší ako predtým vypočítaný údaj. Preto žiadna z planét vo všetkých galaxiách nedokáže kombinovať podmienky, ktoré by boli vhodné na spontánny vznik.život.
Teória veľkého tresku: Vznik vesmíru zo zanedbateľnej častice
Vedci, ktorí podporujú teóriu veľkého tresku, zdieľajú hypotézu, že vesmír je výsledkom veľkého tresku. Hlavným postulátom teórie je tvrdenie, že pred touto udalosťou boli všetky prvky súčasného Vesmíru uzavreté v častici, ktorá mala mikroskopické rozmery. Vo vnútri sa prvky vyznačovali jedinečným stavom, v ktorom nebolo možné merať ukazovatele ako teplota, hustota a tlak. Sú nekonečné. Hmota a energia v tomto stave nie sú ovplyvnené fyzikálnymi zákonmi.
Príčina výbuchu, ku ktorému došlo pred 15 miliardami rokov, sa nazýva nestabilita, ktorá vznikla vo vnútri častice. Rozptýlené drobné prvky znamenali začiatok sveta, ktorý poznáme dnes.
Na začiatku bol vesmír hmlovina tvorená malými časticami (menšími ako atóm). Potom, keď sa spojili, vytvorili atómy, ktoré slúžili ako základ hviezdnych galaxií. Odpovedať na otázky o tom, čo sa stalo pred výbuchom, ako aj o tom, čo ho spôsobilo, sú najdôležitejšie úlohy tejto teórie o vzniku vesmíru.
Tabuľka schematicky znázorňuje fázy formovania vesmíru po veľkom tresku.
| Stav vesmíru | Časová os | Očakávaná teplota |
| Expanzia (inflácia) | Od 10-45do 10-37 sekúnd | Viac1026K |
| Objavujú sa kvarky a elektróny | 10-6 c | Viac ako 1013 K |
| Vznikajú protóny a neutróny | 10-5 c | 1012K |
| Vytvárajú sa jadrá hélia, deutéria a lítia | Od 10-4 od do 3 min | Od 1011 do 109 K |
| Vytvorené atómy | 400 tisíc rokov | 4000 K |
| Oblak plynu sa stále rozširuje | 15 miliónov rokov | 300 K |
| Zrodili sa prvé hviezdy a galaxie | 1 miliarda rokov | 20 K |
| Výbuchy hviezd vyvolávajú tvorbu ťažkých jadier | 3 miliardy rokov | 10 K |
| Proces zrodu hviezd sa zastaví | 10 – 15 miliárd rokov | 3 K |
| Energia všetkých hviezd je vyčerpaná | 1014 rokov | 10-2 K |
| Čierne diery sú vyčerpané a rodia sa elementárne častice | 1040 rokov | -20 K |
| Končí vyparovanie všetkých čiernych dier | 10100 rokov | Od 10-60 do 10-40 K |
Ako vyplýva z vyššie uvedených údajov, vesmír sa naďalej rozširuje a ochladzuje.
Neustále zväčšovanie vzdialenosti medzi galaxiami je hlavným postulátom: čím sa odlišuje teória veľkého tresku. Vznik vesmíru týmto spôsobom môžu potvrdiť nájdené dôkazy. Existujú aj dôvody preodmietnutia.
Problematika teórie
Vzhľadom na to, že teória veľkého tresku nie je v praxi dokázaná, nie je prekvapujúce, že existuje niekoľko otázok, na ktoré nedokáže odpovedať:
-
Singularita. Toto slovo označuje stav vesmíru, stlačený do jedného bodu. Problémom teórie veľkého tresku je nemožnosť opísať procesy prebiehajúce v hmote a priestore v takomto stave. Neplatí tu všeobecný zákon relativity, preto nie je možné urobiť matematický popis a rovnice pre modelovanie.
Zásadná nemožnosť získať odpoveď na otázku o počiatočnom stave vesmíru diskredituje teóriu z úplný začiatok. Jej expozície literatúry faktu majú tendenciu túto zložitosť zamlčovať alebo len okrajovo spomínať. Avšak pre vedcov, ktorí sa snažia poskytnúť matematický základ pre teóriu veľkého tresku, je tento problém považovaný za hlavnú prekážku.
- Astronómia. V tejto oblasti sa teória veľkého tresku stretáva s faktom, že nedokáže opísať proces vzniku galaxií. Na základe moderných verzií teórií je možné predpovedať, ako sa objaví homogénny oblak plynu. Zároveň by jeho hustota mala byť teraz asi jeden atóm na meter kubický. Ak chcete získať niečo viac, človek sa nezaobíde bez úpravy počiatočného stavu Vesmíru. Nedostatok informácií a praktických skúseností v tejto oblasti sa stávajú vážnymi prekážkami ďalšieho modelovania.
Je tu tiež nezrovnalosť vo výpočtehmotnosť našej galaxie a údaje získané štúdiom miery jej príťažlivosti ku galaxii Andromeda. Hmotnosť našej galaxie je podľa všetkého desaťkrát väčšia, než sa pôvodne predpokladalo.
Kozmológia a kvantová fyzika
Dnes neexistujú žiadne kozmologické teórie, ktoré by neboli založené na kvantovej mechanike. Veď sa zaoberá popisom správania atómových a subatomárnych častíc. Rozdiel medzi kvantovou fyzikou a klasickou fyzikou (vysvetlený Newtonom) je v tom, že druhá z nich pozoruje a opisuje hmotné objekty, kým prvá predpokladá výlučne matematický popis samotného pozorovania a merania. Pre kvantovú fyziku nie sú materiálne hodnoty predmetom výskumu, tu je súčasťou skúmanej situácie samotný pozorovateľ.
Na základe týchto vlastností má kvantová mechanika problém opísať vesmír, pretože pozorovateľ je súčasťou vesmíru. Keď však hovoríme o vzniku vesmíru, nemožno si predstaviť cudzincov. Pokusy vyvinúť model bez účasti vonkajšieho pozorovateľa boli korunované kvantovou teóriou vzniku vesmíru od J. Wheelera.
Jeho podstatou je, že v každom okamihu dochádza k rozdeľovaniu vesmíru a vytváraniu nekonečného množstva kópií. Výsledkom je, že každý z paralelných vesmírov možno pozorovať a pozorovatelia môžu vidieť všetky kvantové alternatívy. Pôvodný a nový svet sú zároveň skutočné.
Vzor inflácie
Hlavnou úlohou, ktorú má teória inflácie vyriešiť, sa stávahľadanie odpovedí na otázky, ktoré teória veľkého tresku a teória expanzie neprebádali. Konkrétne:
- Prečo sa vesmír rozpína?
- Čo je to veľký tresk?
Na tento účel inflačná teória o vzniku vesmíru predpokladá extrapoláciu expanzie do nulového bodu v čase, uzavretie celej hmoty vesmíru v jednom bode a vytvorenie kozmologického singularita, ktorá sa často označuje ako veľký tresk.
Zjavná je irelevantnosť všeobecnej teórie relativity, ktorú v súčasnosti nemožno aplikovať. Výsledkom je, že na vytvorenie všeobecnejšej teórie (alebo „novej fyziky“) a vyriešenie problému kozmologickej singularity možno použiť iba teoretické metódy, výpočty a dedukcie.
Nové alternatívne teórie
Napriek úspechu modelu kozmickej inflácie existujú vedci, ktorí sú proti a označujú ho za neudržateľný. Ich hlavným argumentom je kritika riešení navrhovaných teóriou. Oponenti tvrdia, že vo výsledných riešeniach chýbajú niektoré detaily, inými slovami, namiesto riešenia problému počiatočných hodnôt ich teória iba šikovne zahaľuje.
Alternatívou je niekoľko exotických teórií, ktorých myšlienka je založená na formovaní počiatočných hodnôt pred veľkým treskom. Nové teórie o vzniku vesmíru možno stručne opísať takto:
- Teória strún. Jeho prívrženci navrhujú okrem bežných štyroch dimenzií priestoru a času zaviesť ďalšie dimenzie. Mohli hrať roluraných štádiách vesmíru av súčasnosti sú v zhutnenom stave. V odpovedi na otázku o dôvode ich zhutnenia vedci ponúkajú odpoveď, že vlastnosťou superstrun je T-dualita. Preto sú struny "navinuté" na ďalšie rozmery a ich veľkosť je obmedzená.
- Teória otrúb. Nazýva sa aj M-teória. V súlade s jeho postulátmi je na začiatku formovania Vesmíru studený statický päťrozmerný časopriestor. Štyri z nich (priestorové) majú obmedzenia, prípadne steny – trojbrany. Náš priestor je jednou zo stien a druhá je skrytá. Tretia trojbrana sa nachádza v štvorrozmernom priestore, je ohraničená dvoma hraničnými bránami. Teória uvažuje, že tretia brána sa zrazí s našou a uvoľní veľké množstvo energie. Práve tieto podmienky sú priaznivé pre vznik veľkého tresku.
Cyklické teórie popierajú jedinečnosť veľkého tresku a tvrdia, že vesmír prechádza z jedného stavu do druhého. Problémom takýchto teórií je nárast entropie podľa druhého zákona termodynamiky. V dôsledku toho bolo trvanie predchádzajúcich cyklov kratšie a teplota látky bola výrazne vyššia ako počas veľkého tresku. Pravdepodobnosť, že sa to stane, je extrémne nízka
Bez ohľadu na to, koľko teórií o vzniku vesmíru existuje, iba dve z nich obstáli v skúške času a prekonali problém neustále sa zvyšujúcej entropie. Vyvinuli ich vedci Steinhardt-Turok a Baum-Frampton.
Tieto relatívne nové teórie o vzniku vesmíru boli predložené v 80. rokoch minulého storočia. Majú veľa nasledovníkov, ktorí na nich vyvíjajú modely, hľadajú dôkazy o platnosti a pracujú na vyriešení nezrovnalostí.
Teória strún
Jednou z najpopulárnejších medzi teóriami o pôvode vesmíru je teória strún. Predtým, ako pristúpime k popisu jej myšlienky, je potrebné pochopiť koncepty jedného z najbližších konkurentov, štandardného modelu. Predpokladá, že hmotu a interakcie možno opísať ako určitý súbor častíc, rozdelených do niekoľkých skupín:
- Quarks.
- Leptons.
- Bozóny.
Tieto častice sú v skutočnosti stavebnými kameňmi vesmíru, pretože sú také malé, že sa nedajú rozdeliť na zložky.
Výrazným rysom teórie strún je tvrdenie, že takéto tehly nie sú častice, ale ultramikroskopické struny, ktoré vibrujú. Zároveň sa struny, ktoré oscilujú na rôznych frekvenciách, stávajú analógmi rôznych častíc opísaných v štandardnom modeli.
Na pochopenie teórie by sme si mali uvedomiť, že struny nie sú žiadna hmota, ale energia. Preto teória strún dospela k záveru, že všetky prvky vesmíru sú vyrobené z energie.
Oheň je dobrá analógia. Pohľad naň vyvoláva dojem jeho vecnosti, no nemožno sa ho dotknúť.
Kozmológia pre školákov
Teórie o vzniku vesmíru sa krátko študujú v školách na hodinách astronómie. Pre študentovopíšte hlavné teórie o tom, ako vznikol náš svet, čo sa s ním teraz deje a ako sa bude vyvíjať v budúcnosti.
Účelom lekcií je oboznámiť deti s podstatou vzniku elementárnych častíc, chemických prvkov a nebeských telies. Teórie vzniku vesmíru pre deti sú zredukované na prezentáciu teórie veľkého tresku. Učitelia používajú vizuálny materiál: diapozitívy, tabuľky, plagáty, ilustrácie. Ich hlavnou úlohou je prebudiť v deťoch záujem o svet, ktorý ich obklopuje.
