Predstavljamo vam potpuno novi pogled na nastanak Univerzuma, koji je razvila grupa teorijskih fizičara sa Univerziteta Indijana, a predstavio Nikodim Poplavsky, zaposlenik ovog univerziteta.
Svaka crna rupa sadrži novi Univerzum, naš nije izuzetak, on postoji i unutar crne rupe. Takva izjava može izgledati čudno, ali upravo ova pretpostavka najbolje objašnjava rađanje Univerzuma i tok svih procesa koje danas promatramo.
Standardna teorija Velikog praska ne može odgovoriti na mnoga pitanja. To sugerira da je Univerzum započeo kao "singularnost" beskonačno male tačke koja sadrži beskonačno visoku koncentraciju materije koja proširuje svoju veličinu do stanja koje danas promatramo. Teorija inflacije, super-brze ekspanzije svemira, naravno daje odgovor na mnoga pitanja, poput zašto su se upravo mali komadi koncentrisane materije u ranoj fazi razvoja Univerzuma ujedinili u velika nebeska tijela: galaksije i jata galaksija. Ali mnoga pitanja ostaju bez odgovora. Na primjer: šta je počelo nakon Velikog praska? Šta je izazvalo Veliki prasak? Šta je izvor tajanstvene tamne energije koja dolazi izvan granica Univerzuma?
Teorija da je naš svemir u potpunosti unutar crne rupe daje odgovore na ova i mnoga druga pitanja. Isključuje koncept fizički nemogućih karakteristika našeg Univerzuma. I oslanja se na dvije centralne teorije fizike.
Prvo, ovo je opšta teorija relativnosti, moderna teorija gravitacije. Opisuje Univerzum u velikim razmjerima. Svaki događaj u Univerzumu se smatra tačkom u prostoru, vremenu i prostor-vremenu. Masivni objekti kao što je Sunce izobličuju ili stvaraju prostorno-vremenske "krive" uporedive sa kuglom za kuglanje koja leži na visećem platnu. Gravitacijski udubljenje od Sunca mijenja kretanje Zemlje i drugih planeta koje kruže oko nje. Privlačenje planeta od strane Sunca nam se čini kao gravitacija.
Drugi zakon kvantne mehanike, na kojem se zasniva nova teorija, opisuje Univerzum na najmanjim skalama, kao što su atom i druge elementarne čestice.
Trenutno, fizičari nastoje da spoje kvantnu mehaniku i opštu relativnost u jedinstvenu teoriju „kvantne gravitacije“ kako bi na adekvatan način opisali najvažnije prirodne pojave, uključujući ponašanje subatomskih čestica u crnim rupama.
Šezdesetih godina prošlog vijeka adaptacija opće relativnosti, uzimajući u obzir efekte kvantne mehanike, nazvana je Einstein-Carton-Sciama-Kibble teorija gravitacije. Ne samo da pruža novi korak ka razumijevanju kvantne gravitacije, već stvara i alternativnu sliku svijeta. Ova promjena opšte teorije relativnosti uključuje važno kvantno svojstvo majke poznato kao SPIN.
Male čestice kao što su atomi i elektroni imaju SPIN, ili unutrašnji ugaoni moment, sličan okretanju klizača na ledu. Na ovoj slici, SPIN čestica stupa u interakciju sa prostor-vremenom i daje mu svojstvo zvano "torzija". Da biste razumjeli ovu vrstu uvijanja, zamislite prostor ne kao dvodimenzionalno platno, već kao fleksibilni jednodimenzionalni štap. Savijanje štapa odgovara prostorno-vremenskom uvijanju. Ako je štap tanak, možete ga uvrnuti, ali je teško vidjeti da li je uvrnut ili ne.
Izvrtanje prostora trebalo bi da bude primetno, odnosno prilično značajno, u ranoj fazi nastanka Univerzuma ili u crnoj rupi. U ovim ekstremnim uslovima, uvijanje prostor-vremena trebalo bi da se manifestuje kao odbojna sila ili sila gravitacije za objekte koji su najbliži zakrivljenosti prostor-vremena.
Kao u standardnoj verziji opšte teorije relativnosti, veoma masivne zvezde na kraju padaju u crne rupe: oblasti svemira iz kojih ništa, čak ni svetlost, ne može da pobegne.
Evo uloge koju proces uvijanja može odigrati u početnom trenutku nastanka svemira:
U početku će gravitaciono privlačenje zakrivljenog prostora omogućiti da uvijanje postane odbojna sila, što će dovesti do nestanka materije u manjim područjima prostora. Ali tada proces uvijanja postaje veoma jak, pretvarajući se u tačku beskonačne gustine, dostižući stanje izuzetno visoke, ali konačne gustine. Budući da se energija može pretvoriti u masu, vrlo visoka gravitacijska energija u ovom izuzetno gustom stanju može uzrokovati intenzivno stvaranje čestica, što uvelike povećava masu unutar crne rupe.
Sve veći broj SPIN čestica će dovesti do viših nivoa prostorno-vremenskog uvijanja. Odbojni moment uvijanja može zaustaviti kolaps materije i stvoriti efekat "velikog odbijanja", koji podsjeća na prethodno potopljenu loptu koja izleti iz vode, što će dovesti do procesa širenja Univerzuma. Kao rezultat toga, u distribuciji mase, oblika i geometrije svemira posmatramo procese koji odgovaraju ovom fenomenu.
Zauzvrat, torzioni mehanizam nudi neverovatan scenario, na osnovu kojeg je svaka crna rupa sposobna da proizvede novi, mladi Univerzum u sebi.
Dakle, naš vlastiti Univerzum može biti smješten unutar crne rupe koja se nalazi u drugom Univerzumu.
Kao što ne možemo da vidimo šta se dešava unutar crne rupe, tako ni posmatrači u matičnom Univerzumu nisu u stanju da vide šta se dešava u našem svetu.
Kretanje materije preko granice crne rupe naziva se "horizont događaja" i događa se samo u jednom smjeru, osiguravajući smjer vremenskog vektora, koji doživljavamo kao kretanje naprijed.
Strijela vremena u našem Univerzumu naslijeđena je od našeg matičnog Univerzuma kroz proces uvijanja.
Uvrtanje takođe može objasniti uočenu neravnotežu između materije i antimaterije u Univerzumu. Konačno, proces uvijanja može biti izvor tamne energije, misteriozne forme energije koja prožima cijeli naš prostor, povećavajući brzinu širenja Univerzuma. Geometrija uvijanja proizvodi "kozmološku konstantu" koja se proteže na vanjske sile i najjednostavniji je način da se objasni postojanje tamne energije. Stoga, uočeno ubrzano širenje Univerzuma može biti najjači dokaz procesa uvijanja.
Twisting stoga pruža teorijsku osnovu za scenario u kojem novi univerzum postoji unutar svake crne rupe. Ovaj scenario također djeluje kao sredstvo za rješavanje nekoliko velikih problema u modernoj teoriji gravitacije i kosmologiji, iako fizičari još uvijek trebaju kombinirati Einstein-Carton-Sciama-Kibble kvantnu mehaniku s kvantnom teorijom gravitacije.
U međuvremenu, novo razumijevanje kosmičkih procesa postavlja druga važna pitanja. Na primjer, šta znamo o matičnom Univerzumu i crnoj rupi unutar koje se nalazi naš vlastiti Univerzum? Koliko slojeva matičnog univerzuma imamo? Kako možete potvrditi da je naš svemir u crnoj rupi?
Potencijalno, potonja pitanja se mogu istražiti, budući da se sve zvijezde i crne rupe rotiraju, naš Univerzum je trebao naslijediti os rotacije matičnog Univerzuma kao svoj „poželjni smjer“.
Nedavno istraživanje 15.000 galaksija na jednoj hemisferi svemira pokazalo je da su one "ljevoruke", što znači da se rotiraju u smjeru kazaljke na satu, dok su galaksije na drugoj hemisferi "desnoruke" ili se okreću suprotno od kazaljke na satu. Ali ovo otkriće još uvijek zahtijeva razumijevanje. U svakom slučaju, sada je jasno: proces uvijanja u geometriji prostora – vremena pravi je korak ka uspješnoj teoriji kosmologije.

Više neće biti moguće detektovati nove elementarne čestice. Takođe, alternativni scenario nam omogućava da rešimo problem masovne hijerarhije. O tome detaljnije govori studija objavljena na web stranici arXiv.org.

Teorija se zvala Prirodnost. Definira se na energetskim skalama reda elektroslabe interakcije, nakon razdvajanja elektromagnetne i slabe interakcije. To je bilo oko deset do minus trideset dvije do deset do minus dvanaest sekundi nakon Velikog praska. Tada je, prema autorima novog koncepta, postojala hipotetička elementarna čestica u svemiru - rechiton (ili reheaton, od engleskog reheaton), čiji je raspad doveo do formiranja fizike koja se danas promatra.

Kako je Univerzum postao hladniji (temperatura materije i radijacije su se smanjili) i ravniji (geometrija prostora se približila Euklidskoj), rehiton se raspao na mnoge druge čestice. Formirali su grupe čestica koje gotovo da nisu međusobno djelovale, gotovo identične po vrstama, ali se razlikuju po masi Higgsovog bozona, a time i po svojoj masi.

Broj takvih grupa čestica koje, prema naučnicima, postoje u modernom Univerzumu dostiže nekoliko hiljada triliona. Jedna od ovih porodica uključuje fiziku opisanu standardnim modelom (SM) i čestice i interakcije uočene u eksperimentima na LHC-u. Nova teorija omogućava napuštanje supersimetrije, koju još uvijek neuspješno pokušavaju pronaći, i rješava problem hijerarhije čestica.

Konkretno, ako je masa Higgsovog bozona nastalog kao rezultat raspada rehitona mala, tada će masa preostalih čestica biti velika, i obrnuto. To je ono što rješava problem elektroslabe hijerarhije, povezan s velikim jazom između eksperimentalno promatranih masa elementarnih čestica i energetskih skala ranog Univerzuma. Na primjer, pitanje zašto je elektron s masom od 0,5 megaelektronvolta gotovo 200 puta lakši od miona s istim kvantnim brojevima nestaje samo po sebi - u Univerzumu postoje potpuno isti skupovi čestica kod kojih ta razlika nije toliko izražena .

Prema novoj teoriji, Higsov bozon uočen u eksperimentima na LHC-u je najlakša čestica ovog tipa, nastala kao rezultat raspada rehitona. Sa težim bozonima su povezane i druge grupe još neotkrivenih čestica - analogi trenutno otkrivenih i dobro proučenih leptona (koji nisu uključeni u jaku interakciju) i hadrona (koji učestvuju u jakoj interakciji).

Nova teorija ne poništava, ali čini manje potrebnim uvođenje supersimetrije, koja pretpostavlja udvostručavanje (barem) broja poznatih elementarnih čestica zbog prisustva superpartnera. Na primjer, za foton - fotino, kvark - squark, higgs - higgsino, i tako dalje. Spin superpartnera mora se razlikovati za pola cijelog broja od spina originalne čestice.

Matematički, čestica i superčestica se kombinuju u jedan sistem (supermultiplet); svi kvantni parametri i mase čestica i njihovih partnera se poklapaju u egzaktnoj supersimetriji. Vjeruje se da je u prirodi supersimetrija narušena, pa stoga masa superpartnera znatno premašuje masu njihovih čestica. Da bi se otkrile supersimetrične čestice, bili su potrebni snažni akceleratori poput LHC-a.

Ako supersimetrija ili bilo koje nove čestice ili interakcije postoje, onda se, prema autorima nove studije, mogu otkriti na skali od deset teraelektronvolti. Ovo je skoro na granici mogućnosti LHC-a, i ako je predložena teorija tačna, otkriće novih čestica tamo je krajnje malo vjerovatno.

Slika: arXiv.org

Signal blizu 750 gigaelektronvolta, koji bi mogao ukazivati ​​na raspad teške čestice na dva fotona gama zraka, kako su naučnici iz saradnje CMS (Compact Muon Solenoid) i ATLAS (Toroidalni LHC Apparatus) koji rade na LHC-u izvijestili 2015. i 2016. , prepoznat je statistički šum. Nakon 2012. godine, kada se saznalo za otkriće Higgsovog bozona u CERN-u, nisu identificirane nove fundamentalne čestice predviđene proširenjima SM.

Kanadski i američki naučnik iranskog porijekla Nima Arkani-Hamed, koji je predložio novu teoriju, dobio je nagradu za osnovnu fiziku 2012. godine. Nagradu je iste godine ustanovio ruski biznismen Jurij Milner.

Stoga se očekuje pojava teorija u kojima nestaje potrebe za supersimetrijom. "Postoji mnogo teoretičara, uključujući i mene, koji vjeruju da je ovo vrlo jedinstveno vrijeme u kojem se bavimo pitanjima koja su važna i sistemska, a ne o detaljima bilo koje elementarne čestice", rekao je glavni autor nove studije. , fizičar na Univerzitetu Princeton (SAD).

Ne dijele svi njegov optimizam. Tako fizičar Matt Strassler sa Univerziteta Harvard vjeruje da je matematička osnova za novu teoriju nategnuta. U međuvremenu, Paddy Fox iz Enrico Fermi National Accelerator Laboratory u Bataviji (SAD) vjeruje da se nova teorija može testirati u narednih deset godina. Po njegovom mišljenju, čestice formirane u grupi sa bilo kojim teškim Higsovim bozonom trebale bi ostaviti svoje tragove u kosmičkom mikrotalasnom pozadinskom zračenju - drevnom mikrotalasnom zračenju predviđenom teorijom Velikog praska.

Svemir, prema teoretskim fizičarima, nije nastao kao rezultat Velikog praska, već kao rezultat transformacije četverodimenzionalne zvijezde u crnu rupu, što je izazvalo oslobađanje "smeća". Upravo je ovo smeće postalo osnova našeg univerzuma.

Tim fizičara - Razieh Pourhasan, Niayesh Afshordi i Robert B. Mann - iznio je potpuno novu teoriju o rođenju našeg svemira. Uz svu svoju složenost, ova teorija objašnjava mnoga problematična pitanja u modernom razumijevanju Univerzuma.

Općeprihvaćena teorija o nastanku Univerzuma govori o ključnoj ulozi u ovom procesu Velikog praska. Ova teorija je u skladu sa uočenom slikom širenja Univerzuma. Međutim, ima problematična područja. Dakle, nije sasvim jasno, na primjer, kako je singularitet stvorio Univerzum s gotovo istom temperaturom u različitim kutovima. S obzirom na starost našeg Univerzuma – otprilike 13,8 milijardi godina – nemoguće je postići uočenu temperaturnu ravnotežu.

Mnogi kosmolozi tvrde da se širenje Univerzuma moralo dogoditi brže od brzine svjetlosti, ali Afshordi primjećuje haotičnu prirodu Velikog praska, tako da je nejasno kako se moglo formirati područje jedne ili druge veličine, ujednačene temperature. .

Novi model nastanka Univerzuma objašnjava ovu misteriju. Trodimenzionalni univerzum pluta u novom modelu poput membrane u četverodimenzionalnom svemiru. U stvari, Univerzum je višedimenzionalni fizički objekat čija je dimenzija manja od dimenzije prostora.

U četvorodimenzionalnom Univerzumu, naravno, postoje četvorodimenzionalne zvezde sposobne da žive životni ciklus karakterističan za trodimenzionalne zvezde u našem Univerzumu. Četvorodimenzionalne zvijezde koje su najmasivnije eksplodiraće u supernove na kraju svog života i pretvoriti se u crnu rupu.

Četvorodimenzionalna rupa bi zauzvrat imala isti horizont događaja kao i trodimenzionalna crna rupa. Horizont događaja je granica između unutrašnje i vanjske strane crne rupe. U trodimenzionalnom Univerzumu, ovaj horizont događaja je predstavljen kao dvodimenzionalna površina, dok je u četvorodimenzionalnom Univerzumu predstavljen kao trodimenzionalna hipersfera.

Dakle, kada četverodimenzionalna zvijezda eksplodira, od preostalog materijala na horizontu događaja formira se trodimenzionalna brana, odnosno svemir sličan našem. Model tako neobičan za ljudsku maštu može odgovoriti na pitanje zašto Univerzum ima skoro istu temperaturu: četverodimenzionalni svemir koji je iznjedrio trodimenzionalni univerzum postojao je mnogo duže od 13,8 milijardi godina.

Sa stanovišta osobe koja je navikla da Univerzum zamišlja kao ogroman i beskonačan prostor, novu teoriju nije lako uočiti. Teško je shvatiti da je naš svemir možda samo lokalni poremećaj, „list na bari“ drevne četverodimenzionalne rupe ogromne veličine.

Veličina i raznolikost okolnog svijeta može zadiviti svaku maštu. Svi objekti i objekti koji okružuju ljude, druge ljude, razne vrste biljaka i životinja, čestice koje se mogu vidjeti samo mikroskopom, kao i neshvatljiva zvjezdana jata: sve ih objedinjuje koncept „Univerzuma“.

Teorije o nastanku Univerzuma su ljudi razvijali dugo vremena. Uprkos nepostojanju čak ni osnovnog koncepta religije ili nauke, u radoznalim umovima starih ljudi postavljala su se pitanja o principima svetskog poretka i o položaju čoveka u prostoru koji ga okružuje. Teško je izbrojati koliko teorija o nastanku Univerzuma danas postoji, neke od njih proučavaju vodeći svjetski poznati naučnici, druge su sasvim fantastične.

Kosmologija i njen predmet

Moderna kosmologija - nauka o strukturi i razvoju svemira - smatra pitanje njegovog nastanka jednom od najzanimljivijih i još uvijek nedovoljno proučavanih misterija. Priroda procesa koji su doprinijeli nastanku zvijezda, galaksija, solarnih sistema i planeta, njihov razvoj, izvor pojave svemira, kao i njegova veličina i granice: sve je to samo kratka lista proučavanih pitanja od strane savremenih naučnika.

Potraga za odgovorima na temeljnu zagonetku o formiranju svijeta dovela je do toga da danas postoje različite teorije o nastanku, postojanju i razvoju Univerzuma. Uzbuđenje stručnjaka u potrazi za odgovorima, izgradnjom i testiranjem hipoteza je opravdano, jer će pouzdana teorija rođenja Univerzuma otkriti cijelom čovječanstvu vjerovatnoću postojanja života u drugim sistemima i planetama.

Teorije o poreklu Univerzuma imaju prirodu naučnih koncepata, pojedinačnih hipoteza, religijskih učenja, filozofskih ideja i mitova. Svi su uslovno podijeljeni u dvije glavne kategorije:

1. Teorije prema kojima je Univerzum stvorio kreator. Drugim riječima, njihova suština je da je proces stvaranja Univerzuma bio svjesno i duhovno djelovanje, manifestacija volje.
2. Teorije o nastanku Univerzuma, izgrađene na osnovu naučnih faktora. Njihovi postulati kategorički odbacuju i postojanje tvorca i mogućnost svjesnog stvaranja svijeta. Takve hipoteze se često zasnivaju na onome što se naziva principom osrednjosti. Oni sugeriraju mogućnost života ne samo na našoj planeti, već i na drugima.

Kreacionizam - teorija stvaranja svijeta od strane Stvoritelja

Kao što ime govori, kreacionizam (kreacija) je religiozna teorija o poreklu svemira. Ovaj pogled na svijet zasniva se na konceptu stvaranja svemira, planete i čovjeka od strane Boga ili Stvoritelja.

Ideja je bila dominantna dugo vremena, sve do kraja 19. veka, kada se ubrzao proces akumulacije znanja u različitim oblastima nauke (biologija, astronomija, fizika), a evoluciona teorija postala široko rasprostranjena. Kreacionizam je postao neobična reakcija kršćana koji imaju konzervativne poglede na otkrića koja su napravljena. Dominantna ideja u to vrijeme samo je pojačala kontradikcije koje su postojale između religijskih i drugih teorija.

Koja je razlika između naučnih i religijskih teorija?

Glavne razlike između teorija različitih kategorija leže prvenstveno u terminima koje koriste njihovi pristaše. Dakle, u naučnim hipotezama, umesto stvaraoca, postoji priroda, a umesto stvaranja postoji poreklo. Uz to, postoje pitanja koja su na sličan način pokrivena različitim teorijama ili čak potpuno duplicirana.

Teorije o nastanku Univerzuma, koje pripadaju suprotnim kategorijama, različito datiraju sam njegov izgled. Na primjer, prema najčešćoj hipotezi (teoriji velikog praska), Univerzum je nastao prije oko 13 milijardi godina.

Nasuprot tome, religijska teorija o nastanku Univerzuma daje potpuno različite brojke:

• Prema kršćanskim izvorima, starost svemira koji je stvorio Bog u vrijeme rođenja Isusa Krista bila je 3483-6984 godine.
• Hinduizam sugerira da je naš svijet star otprilike 155 biliona godina.

Kant i njegov kosmološki model

Sve do 20. veka većina naučnika je bila mišljenja da je Univerzum beskonačan. Ovim kvalitetom karakteriziraju vrijeme i prostor. Osim toga, po njihovom mišljenju, Univerzum je bio statičan i homogen.

Ideju o bezgraničnosti svemira u svemiru iznio je Isaac Newton. Ovu pretpostavku je razvio neko ko je razvio teoriju o odsustvu vremenskih granica. Uzimajući dalje svoje teorijske pretpostavke, Kant je proširio beskonačnost Univerzuma na broj mogućih bioloških proizvoda. Ovaj postulat je značio da u uvjetima drevnog i ogromnog svijeta bez kraja i početka može postojati bezbroj mogućih opcija, uslijed kojih bi zapravo mogla doći do pojave bilo koje biološke vrste.

Na osnovu mogućeg nastanka životnih oblika, Darwinova teorija je kasnije razvijena. Posmatranja zvjezdanog neba i rezultati proračuna astronoma potvrdili su Kantov kosmološki model.

Einstein's Reflections

Početkom 20. veka Albert Ajnštajn je objavio svoj model univerzuma. Prema njegovoj teoriji relativnosti, u Univerzumu se istovremeno dešavaju dva suprotna procesa: širenje i kontrakcija. Međutim, složio se sa mišljenjem većine naučnika o stacionarnoj prirodi Univerzuma, pa je uveo koncept kosmičke odbojne sile. Njegov učinak je dizajniran da uravnoteži privlačnost zvijezda i zaustavi proces kretanja svih nebeskih tijela kako bi se održala statična priroda Univerzuma.

Model svemira – prema Ajnštajnu – ima određenu veličinu, ali nema granica. Ova kombinacija je izvodljiva samo kada je prostor zakrivljen na isti način kao što se to dešava u sferi.

Karakteristike prostora ovakvog modela su:

• Trodimenzionalnost.
• Zatvaranje sebe.
• Homogenost (odsustvo centra i ruba), u kojoj su galaksije ravnomjerno raspoređene.

A. A. Friedman: Univerzum se širi

Tvorac revolucionarnog modela svemira koji se širi, A. A. Friedman (SSSR), izgradio je svoju teoriju na osnovu jednačina koje karakterišu opštu teoriju relativnosti. Istina, općeprihvaćeno mišljenje u tadašnjem naučnom svijetu bilo je da je naš svijet statičan, pa se njegovom radu nije poklanjala dužna pažnja.

Nekoliko godina kasnije, astronom Edwin Hubble došao je do otkrića koje je potvrdilo Friedmanove ideje. Otkrivena je udaljenost galaksija od obližnjeg Mliječnog puta. Istovremeno, činjenica da brzina njihovog kretanja ostaje proporcionalna udaljenosti između njih i naše galaksije postala je nepobitna.

Ovo otkriće objašnjava konstantno „rasipanje“ zvijezda i galaksija u odnosu jedna na drugu, što dovodi do zaključka o širenju svemira.

Na kraju, Friedmanove zaključke prepoznao je i Ajnštajn, koji je naknadno spomenuo zasluge sovjetskog naučnika kao osnivača hipoteze o širenju svemira.

Ne može se reći da postoje kontradikcije između ove teorije i opšte teorije relativnosti, ali je tokom širenja Univerzuma morao postojati početni impuls koji je izazvao povlačenje zvijezda. Po analogiji s eksplozijom, ideja je nazvana "Veliki prasak".

Stephen Hawking i antropski princip

Rezultat proračuna i otkrića Stephena Hawkinga bila je antropocentrična teorija o poreklu Univerzuma. Njegov tvorac tvrdi da postojanje planete tako dobro pripremljene za ljudski život ne može biti slučajno.

Teorija Stivena Hokinga o nastanku Univerzuma takođe predviđa postepeno isparavanje crnih rupa, njihov gubitak energije i emisiju Hokingovog zračenja.

Kao rezultat potrage za dokazima, identifikovano je i testirano više od 40 karakteristika, čije je poštovanje neophodno za razvoj civilizacije. Američki astrofizičar Hugh Ross procijenio je vjerovatnoću takve nenamjerne slučajnosti. Rezultat je bio broj 10 -53.

Naš univerzum sadrži trilion galaksija, od kojih svaka ima 100 milijardi zvijezda. Prema proračunima naučnika, ukupan broj planeta trebao bi biti 10 20. Ova brojka je 33 reda veličine manja od prethodno izračunatog. Shodno tome, nijedna planeta u svim galaksijama ne može kombinovati uslove koji bi bili pogodni za spontani nastanak života.

Teorija velikog praska: Nastanak svemira iz male čestice

Naučnici koji podržavaju teoriju velikog praska dijele hipotezu da je svemir posljedica velike eksplozije. Glavni postulat teorije je tvrdnja da su prije ovog događaja svi elementi trenutnog Univerzuma bili sadržani u čestici koja je imala mikroskopske dimenzije. Nalazeći se unutar njega, elemente je karakterisalo jedinstveno stanje u kojem indikatori kao što su temperatura, gustina i pritisak nisu mogli biti izmereni. One su beskrajne. Na materiju i energiju u ovom stanju ne utiču zakoni fizike.

Ono što se dogodilo prije 15 milijardi godina naziva se nestabilnost koja je nastala unutar čestice. Raštrkani sićušni elementi postavili su temelje za svijet kakav danas poznajemo.

U početku, Univerzum je bio maglina formirana od sićušnih čestica (manjih od atoma). Zatim su, kombinujući, formirali atome koji su služili kao osnova zvjezdanih galaksija. Odgovaranje na pitanja o tome šta se dogodilo prije eksplozije, kao i šta je izazvalo, najvažniji su zadaci ove teorije o nastanku Univerzuma.

Tabela shematski prikazuje faze formiranja svemira nakon velikog praska.

Stanje univerzuma	Vremenska os	Procijenjena temperatura
Ekspanzija (inflacija)	Od 10 -45 do 10 -37 sekundi	Više od 10 26 K
Pojavljuju se kvarkovi i elektroni	10 -6 s	Više od 10 13 K
Nastaju protoni i neutroni	10 -5 s	10 12 K
Pojavljuju se jezgre helijuma, deuterija i litijuma	Od 10 -4 s do 3 min	Od 10 11 do 10 9 K
Nastali atomi	400 hiljada godina	4000 K
Oblak gasa nastavlja da se širi	15 Ma	300 K
Rađaju se prve zvijezde i galaksije	1 milijardu godina	20 K
Eksplozije zvijezda pokreću stvaranje teških jezgara	3 milijarde godina	10 K
Proces rađanja zvijezda se zaustavlja	10-15 milijardi godina	3 K
Energija svih zvijezda je iscrpljena	10 14 godina	10 -2 K
Crne rupe se iscrpljuju i rađaju se elementarne čestice	10 40 godina	-20 K
Isparavanje svih crnih rupa je završeno	10 100 godina	Od 10 -60 do 10 -40 K

Kao što slijedi iz gornjih podataka, Univerzum se nastavlja širiti i hladiti.

Stalno povećanje udaljenosti između galaksija je glavni postulat: ono što čini teoriju Velikog praska drugačijom. Nastanak Univerzuma na ovaj način može se potvrditi pronađenim dokazima. Postoje i razlozi da se to opovrgne.

Problemi teorije

S obzirom da teorija velikog praska nije dokazana u praksi, nije iznenađujuće da postoji nekoliko pitanja na koja ne može odgovoriti:

1. Singularnost. Ova riječ označava stanje Univerzuma, komprimirano u jednu tačku. Problem sa teorijom velikog praska je nemogućnost opisa procesa koji se dešavaju u materiji i prostoru u takvom stanju. Ovdje se ne primjenjuje opći zakon relativnosti, pa je nemoguće napraviti matematički opis i jednačine za modeliranje.
   Fundamentalna nemogućnost dobijanja odgovora na pitanje o početnom stanju Univerzuma diskredituje teoriju od samog početka. Njena popularna naučna izlaganja radije prećutkuju ili samo usputno spominju ovu složenost. Međutim, za naučnike koji rade na obezbeđivanju matematičke osnove za teoriju Velikog praska, ova poteškoća je prepoznata kao velika prepreka.
2. Astronomija. U ovoj oblasti, teorija velikog praska suočava se sa činjenicom da ne može opisati proces nastanka galaksija. Na osnovu trenutnih verzija teorija, moguće je predvidjeti kako će se pojaviti homogeni oblak plina. Štaviše, njegova gustina bi do sada trebala biti oko jedan atom po kubnom metru. Da biste dobili nešto više, ne možete bez prilagođavanja početnog stanja Univerzuma. Nedostatak informacija i praktičnog iskustva u ovoj oblasti postaju ozbiljne prepreke daljem modeliranju.

Postoji i neslaganje između izračunate mase naše galaksije i podataka dobijenih proučavanjem brzine njenog privlačenja.

Kosmologija i kvantna fizika

Danas ne postoje kosmološke teorije koje nisu zasnovane na kvantnoj mehanici. Uostalom, bavi se opisom ponašanja atoma i Razlika između kvantne fizike i klasične (objašnjava Newton) je u tome što druga posmatra i opisuje materijalne objekte, a prva pretpostavlja isključivo matematički opis samog posmatranja i mjerenja. . Za kvantnu fiziku materijalne vrijednosti nisu predmet istraživanja ovdje je sam promatrač dio situacije koja se proučava.

Na osnovu ovih karakteristika, kvantna mehanika ima poteškoća da opiše Univerzum, jer je posmatrač deo Univerzuma. Međutim, kada govorimo o nastanku svemira, nemoguće je zamisliti spoljne posmatrače. Pokušaji da se razvije model bez učešća spoljnog posmatrača krunisani su kvantnom teorijom porekla Univerzuma J. Wheelera.

Njegova suština je da se u svakom trenutku Univerzum dijeli i formira se beskonačan broj kopija. Kao rezultat, svaki od paralelnih Univerzuma se može posmatrati, a posmatrači mogu vidjeti sve kvantne alternative. Štaviše, originalni i novi svijet su stvarni.

Model inflacije

Glavni zadatak koji teorija inflacije treba da riješi je traženje odgovora na pitanja na koja teorija velikog praska i teorija ekspanzije ostaju bez odgovora. naime:

1. Iz kog razloga se svemir širi?
2. Šta je veliki prasak?

U tu svrhu, inflatorna teorija nastanka Univerzuma uključuje ekstrapolaciju ekspanzije na vrijeme nula, ograničavanje cjelokupne mase Univerzuma u jednoj tački i formiranje kosmološke singularnosti, koja se često naziva Veliki prasak.

Irelevantnost opšte teorije relativnosti, koja se u ovom trenutku ne može primeniti, postaje očigledna. Kao rezultat toga, samo teorijske metode, proračuni i dedukcije mogu se primijeniti za razvoj općenitije teorije (ili "nove fizike") i rješavanje problema kosmološke singularnosti.

Nove alternativne teorije

Uprkos uspjehu modela kosmičke inflacije, postoje naučnici koji mu se protive, nazivajući ga neodrživim. Njihov glavni argument je kritika rješenja predloženih u teoriji. Protivnici tvrde da dobijenim rješenjima nedostaju neki detalji, odnosno, umjesto rješavanja problema početnih vrijednosti, teorija ih samo vješto drapira.

Alternativa je nekoliko egzotičnih teorija, čija se ideja temelji na formiranju početnih vrijednosti prije velikog praska. Nove teorije o nastanku Univerzuma mogu se ukratko opisati na sljedeći način:

• Teorija struna. Njegovi pristalice predlažu da se, pored uobičajenih četiri dimenzije prostora i vremena, uvedu dodatne dimenzije. Oni bi mogli da igraju ulogu u ranim fazama Univerzuma, a trenutno su u zbijenom stanju. Odgovarajući na pitanje o razlogu njihove kompaktifikacije, naučnici nude odgovor koji kaže da je svojstvo superstruna T-dualnost. Stoga se žice „namotaju“ u dodatne dimenzije i njihova veličina je ograničena.
• Brane teorija. Naziva se i M-teorija. U skladu sa njegovim postulatima, na početku procesa formiranja Univerzuma postoji hladan, statični petodimenzionalni prostor-vreme. Četiri od njih (prostorne) imaju ograničenja, odnosno zidove - trobrane. Naš prostor djeluje kao jedan od zidova, a drugi je skriven. Treća trobrana se nalazi u četvorodimenzionalnom prostoru i omeđena je dvema graničnim branama. Teorija predviđa da se treća brana sudara s našom i oslobađa velike količine energije. Upravo ovi uslovi postaju povoljni za pojavu velikog praska.

1. Ciklične teorije poriču jedinstvenost Velikog praska, tvrdeći da se svemir kreće iz jednog stanja u drugo. Problem sa takvim teorijama je povećanje entropije, prema drugom zakonu termodinamike. Posljedično, trajanje prethodnih ciklusa bilo je kraće, a temperatura tvari znatno viša nego za vrijeme velike eksplozije. Verovatnoća da se to dogodi je izuzetno mala.

Bez obzira koliko teorija postoji o nastanku svemira, samo dvije su izdržale test vremena i prevazišle problem sve veće entropije. Razvili su ih naučnici Steinhardt-Turok i Baum-Frampton.

Ove relativno nove teorije o nastanku Univerzuma iznesene su 80-ih godina prošlog veka. Imaju mnogo sljedbenika koji razvijaju modele zasnovane na tome, traže dokaze o pouzdanosti i rade na otklanjanju kontradikcija.

Teorija struna

Jedna od najpopularnijih među teorijama o nastanku Univerzuma - Prije nego što pređemo na opis njegove ideje, potrebno je razumjeti koncepte jednog od njegovih najbližih konkurenata, standardnog modela. Pretpostavlja se da se materija i interakcije mogu opisati kao određeni skup čestica, podijeljenih u nekoliko grupa:

• Kvarkovi.
• Leptoni.
• Bozoni.

Ove čestice su, u stvari, građevni blokovi svemira, budući da su toliko male da se ne mogu podijeliti na komponente.

Posebnost teorije struna je tvrdnja da takve cigle nisu čestice, već ultramikroskopske žice koje vibriraju. U isto vrijeme, oscilirajući na različitim frekvencijama, žice postaju analogi različitih čestica opisanih u standardnom modelu.

Da biste razumjeli teoriju, trebali biste shvatiti da žice nisu nikakva materija, one su energija. Stoga teorija struna zaključuje da su svi elementi svemira napravljeni od energije.

Dobra analogija bi bila vatra. Gledajući ga, stiče se utisak njegove materijalnosti, ali se ne može dodirnuti.

Kosmologija za školsku decu

Teorije o nastanku Univerzuma ukratko se izučavaju u školama na časovima astronomije. Učenicima su opisane osnovne teorije o tome kako je nastao naš svijet, šta se sa njim sada dešava i kako će se razvijati u budućnosti.

Svrha lekcija je upoznavanje djece sa prirodom formiranja elementarnih čestica, hemijskih elemenata i nebeskih tijela. Teorije o nastanku Univerzuma za djecu svode se na prikaz teorije Velikog praska. Nastavnici koriste vizuelni materijal: slajdove, tabele, postere, ilustracije. Njihov glavni zadatak je probuditi interesovanje djece za svijet koji ih okružuje.