Теорії виникнення всесвіту. Скільки існує теорій виникнення всесвіту? Теорія великого вибуху: виникнення всесвіту. Релігійна теорія виникнення всесвіту

Велич і розмаїття навколишнього світу здатне вразити будь-яку уяву. Всі об`єкти і предмети, що оточують людину, інші люди, різні види рослин і тварин, частинки, які можна побачити тільки за допомогою мікроскопа, а також незбагненні зоряні скупчення: всі вони об`єднані поняттям «Всесвіт».

Теорію виникнення Всесвіту розроблялися людиною здавна. Незважаючи на відсутність навіть початкового поняття про релігію або науці, в допитливих умах древніх людей виникали питання про принципи світоустрою і про те, який стан людини в тому просторі, яке його оточує. Скільки існує теорій виникнення Всесвіту сьогодні, складно і порахувати, деякі з них вивчаються передовими вченими зі світовими іменами, інші - відверто фантастичні.

Космологія і її предмет

Сучасна космологія - наука про структуру і розвиток Всесвіту - розглядає питання про її походження як одну з найцікавіших і досі недостатньо вивчених загадок. Природа процесів, що сприяли виникненню зірок, галактик, сонячних систем і планет, їх розвиток, джерело появи Всесвіту, а також її розміри та межі: всі це лише короткий перелік досліджуваних сучасними вченими питань.

Пошуки відповідей на основну загадку про освіту світу привели до того, що сьогодні існують різні теорії виникнення, існування, розвитку Всесвіту. Хвилювання фахівців, які шукають відповіді, які будують і перевіряючих гіпотези, виправдано, адже достовірна теорія народження Всесвіту розкриє для всього людства ймовірність існування життя в інших системах і планетах.

Теорію виникнення Всесвіту мають характер наукових концепцій, окремих гіпотез, релігійних навчань, філософських уявлень і міфів. Їх все умовно поділяють на дві основні категорії:

1. Теорії, відповідно до яких Всесвіт створена творцем. Інакше кажучи, їх суть в тому, що процес створення Всесвіту був усвідомленим і натхненним дією, проявом волі вищого розуму.
2. Теорію виникнення Всесвіту, побудовані на основі наукових чинників. Їх постулати категорично відкидають як існування творця, так і можливість усвідомленого створення світу. Такі гіпотези часто засновані на тому, що називається принципом пересічності. Вони припускають ймовірність наявності життя не тільки на нашій планеті, але і на інших.

Креаціонізм - теорія створення світу Творцем

Як випливає з назви, креаціонізм (творіння) - це релігійна теорія виникнення Всесвіту. Це світогляд засноване на концепції створення Всесвіту, планети і людини Богом або Творцем.

Ідея тривалий час була домінуючою, аж до кінця XIX століття, коли прискорився процес накопичення знань в самих різних сферах науки (біологія, астрономія, фізика), а також широко поширилася еволюційна теорія. Креаціонізм став своєрідною реакцією християн, які дотримуються консервативних поглядів на що відбуваються відкриття. Домінуюча в той час ідея еволюційного розвитку тільки посилила суперечності, що існують між релігійної та іншими теоріями.

Чим відрізняються наукові та релігійні теорії

Головні відмінності між теоріями різних категорій полягають перш за все в термінах, які використовують їх прихильники. Так, в наукових гіпотезах замість творця - природа, а натомість створення - походження. Поряд з цим існують питання, які подібним чином висвітлені різними теоріями або навіть повністю продубльовані.

Теорію виникнення Всесвіту, що відносяться до протилежних категорій, по-різному датують саме її появу. Наприклад, за даними найпоширенішою гіпотези (теорії великого вибуху), Всесвіт утворився близько 13 млрд років тому.

На противагу цьому, релігійна теорія виникнення Всесвіту приводить зовсім інші цифри:

• У відповідності з християнськими джерелами, вік Всесвіту, створеної Богом, на момент народження Ісуса Христа становив 3483-6984 років.
• Індуїзм передбачає, що нашому світу орієнтовно 155 трлн років.

Кант і його космологічна модель

Аж до XX століття більшість вчених дотримувалися думки про нескінченність Всесвіту. Цим якістю вони характеризували час і простір. Крім того, на їхню думку, Всесвіт володіла статичністю і однорідністю.

Ідею про безмежність Всесвіту в просторі висунув Ісаак Ньютон. Розвитком цього припущення займався Еммануїл Кант, який розробив теорію про відсутність також і часових меж. Просунувшись далі, в теоретичних припущеннях, Кант поширив нескінченність Всесвіту на число можливих біологічних продуктів. Цей постулат значив, що в умовах стародавнього і величезного світу без кінця і початку може існувати незліченна кількість можливих варіантів, в результаті яких реально поява будь-якого біологічного виду.

На підставі цієї теорії про можливе виникнення життєвих форм була пізніше розроблена теорія Дарвіна. Спостереження за зоряним небом і результати розрахунків астрономів підтвердили космологічних моделях Канта.

Відео: Походження Всесвіту / The Origin Of The Universe.

роздуми Ейнштейна

На початку XX століття Альбертом Ейнштейном була опублікована власна модель Всесвіту. Згідно з його теорією відносності, у Всесвіті одночасно відбуваються два протилежні процеси: розширення і стискання. Однак він погоджувався з думкою більшості вчених про стаціонарності Всесвіту, тому їм було введено поняття космічної сили відштовхування. Її вплив покликане врівноважувати тяжіння зірок і припиняти процес руху всіх небесних тіл для збереження статичності Всесвіту.

Модель Всесвіту - по Ейнштейну - має певний розмір, але кордону при цьому відсутні. Таке поєднання може лише при викривленні простору таким чином, як це відбувається в сфері.

Характеристиками простору такої моделі стають:

• Тривимірність.
• Замикання самого себе.
• Однорідність (відсутність центру і краю), в якій рівномірно розташовуються галактики.

А. А. Фрідман: Всесвіт розширюється

Творець революційної розширюється моделі Всесвіту, А. А. Фрідман (СРСР) побудував свою теорію на підставі рівнянь, що характеризують загальну теорію відносності. Правда, загальноприйнятою думкою в науковому світі того часу була статичність нашого світу, тому на його роботи не було звернено належної уваги.

Через кілька років астрономом Едвіном Хабблом було зроблено відкриття, яке дало підтвердження ідей Фрідмана. Було виявлено видалення галактик від знаходиться поруч Чумацького шляху. Разом з тим незаперечним став факт збереження пропорційності швидкості їх руху відстані між ними і нашою галактикою.

Це відкриття пояснює постійне «розбігання» зірок і галактик по відношенню один до одного, що призводить до висновку про розширення всесвіту.

В кінцевому рахунку висновки Фрідмана були визнані Ейнштейном, згодом він згадував про заслуги радянського вченого як засновника гіпотези про розширення Всесвіту.

Не можна сказати, що існують суперечності між цією теорією і загальною теорією відносності, однак при розширенні Всесвіту повинен був бути початковий імпульс, який спровокував розбігання зірок. За аналогією з вибухом, ідея отримала назву «Великий вибух».

Стівен Хокінг і антропічний принцип

Результатом розрахунків і відкриттів Стівена Хокінга стала антропоцентричностью теорія виникнення Всесвіту. Її творець стверджує, що існування планети, настільки добре підготовленою для життя людини, не може бути випадковим.

Теорія виникнення Всесвіту Стівена Хокінга передбачає також поступове випаровування чорних дір, втрату ними енергії і випускання випромінювання Хокінга.

В результаті пошуку доказів були виділені і перевірені понад 40 характеристик, дотримання яких необхідно для розвитку цивілізації. Американським астрофізиком Х`ю Россом була проведена оцінка ймовірності подібного ненавмисного збіги. Результатом виявилася цифра 10^-53.

Наш Всесвіт включає трильйон галактик, по 100 мільярдів зірок в кожній. За виробленим вченими розрахунками, загальна кількість планет повинно складати 10²⁰. Ця цифра на 33 порядки менше розрахованої раніше. Отже, жодна з планет у всіх галактиках не може поєднувати умови, які підійшли б для мимовільного виникнення життя.

Теорія великого вибуху: виникнення Всесвіту з мізерно малою частки

Вчені, які підтримують теорію великого вибуху, поділяють гіпотезу, відповідно до якої Всесвіт є наслідком грандіозного вибуху. Головним постулатом теорії стає твердження про те, що до цієї події все елементи нинішньої Всесвіту були укладені в частці, що мала мікроскопічні розміри. Перебуваючи всередині неї, елементи характеризувалися сингулярним станом, при якому такі показники, як температура, щільність і тиск не можуть бути виміряні. Вони нескінченні. На матерію і енергію в цьому стані не впливають закони фізики.

Причиною вибуху, що стався 15 мільярдів років тому, називають виникла всередині частинки нестабільність. Розлетілися дрібні елементи поклали початок того світу, який ми знаємо сьогодні.

Спочатку Всесвіт був туманністю, утвореної дрібними частками (дрібніше атома). Потім, з`єднуючись, вони сформували атоми, які послужили основою зіркових галактик. Відповідь на питання про те, що було до вибуху, а також, що стало його причиною, є найважливішими із завдань цієї теорії виникнення Всесвіту.

Таблиця схематично зображує етапи формування світобудови після великого вибуху.

Як випливає з наведених вище даних, Всесвіт продовжує розширюватися і охолоджуватися.

Постійне збільшення відстані між галактиками - основний постулат: те, чим відрізняється теорія великого вибуху. Виникнення Всесвіту таким способом може бути підтверджено знайденими доказами. Також існують і підстави для її спростування.

проблематика теорії

З огляду на те, що теорія великого вибуху не є доведеною на практиці, не викликає подиву те, що існує кілька питань, на які вона не в змозі дати відповідь:

1. Сингулярність. Цим словом позначено стан Всесвіту, стислій до однієї точки. Проблемою теорії великого вибуху стає неможливість опису процесів, що відбуваються в матерію і простір в такому стані. Загальний закон відносності тут непридатний, тому скласти математичний опис і рівняння для моделювання можна.
   Принципова неможливість отримання відповіді на питання про первинному стані Всесвіту дискредитує теорію з самого початку. Її науково-популярні викладу воліють замовчувати або згадувати лише побіжно цю складність. Однак для вчених, що працюють над тим, щоб підвести математичну базу під теорію великого вибуху, таке складне становище визнано головною перешкодою.
2. Астрономія. У цій сфері теорія великого вибуху стикається з тим, що не може описати процес походження галактик. Виходячи із сучасних версій теорій, можливо передбачити те, як з`являється однорідне хмара газу. При цьому його щільність до нинішнього часу повинна складати близько одного атома на кубічний метр. Для отримання чогось більшого не обійтися без коригування вихідного стану Всесвіту. Недолік інформації і практичного досвіду в цій сфері стають серйозними перешкодами на шляху подальшого моделювання.

Також існує невідповідність у показниках розрахункової маси нашої галактики і тими даними, які отримані при вивченні швидкості її тяжіння до галактиці Андромеди. Судячи з усього, вага нашої галактики в десять разів більше, ніж припускали раніше.

Космологія і квантова фізика

Сьогодні немає космологічних теорій, які не ґрунтувалися б на квантову механіку. Адже вона займається описом поведінки атомних і субатомних частинок. Відмінність квантової фізики від класичної (викладається Ньютоном) в тому, що друга спостерігає і описує матеріальні об`єкти, а перша передбачає виключно математичний опис самого спостереження і вимірювання. Для квантової фізики матеріальні цінності не представляють предмета досліджень, тут сам спостерігач виступає частиною досліджуваної ситуації.

Виходячи з цих особливостей, квантова механіка відчуває труднощі з описом Всесвіту, адже спостерігач - це частина Всесвіту. Однак, говорячи про виникнення всесвіту, неможливо уявити сторонніх спостерігачів. Спроби розробити модель без участі стороннього спостерігача були увінчані квантової теорії виникнення Всесвіту Дж. Уїлера.

Її суть в тому, що в кожен момент часу відбувається розщеплення Всесвіту і утворення нескінченної кількості копій. У підсумку кожна з паралельних всесвітів може бути наблюдаема, а спостерігачі можуть бачити все квантові альтернативи. При цьому початковий і нові світи реальні.

інфляційна модель

Основним завданням, яке покликана вирішити теорія інфляції, стає пошук відповіді на питання, що залишилися неосвітленим теорією великого вибуху і теорією розширення. А саме:

1. З якої причини Всесвіт розширюється?
2. Що являє собою великий вибух?

З цією метою інфляційна теорія виникнення Всесвіту передбачає екстраполяцію розширення на нульовий момент часу, висновок всієї маси Всесвіту в одній точці і освіту космологічної сингулярності, яка часто іменується великим вибухом.

Відео: Пенсіонер придумав теорію походження всесвіту

Очевидною стає неактуальність загальної теорії відносності, яка не може бути застосована в цей момент. В результаті для розробки більш загальної теорії (або «нової фізики») і вирішення проблеми космологічної сингулярності можна застосувати тільки теоретичні методи, обчислення та висновки.

Нові альтернативні теорії

Незважаючи на успішність моделі космічної інфляції, є вчені, які виступають проти, називаючи її неспроможною. Їх основним аргументом стає критика пропонованих теорією рішень. Противники стверджують, що отримані рішення залишають деякі деталі втраченими, інакше кажучи, замість вирішення проблеми початкових значень, теорія лише майстерно їх драпірує.

Альтернативою стають кілька екзотичних теорій, ідея яких заснована на формуванні початкових значень до великого вибуху. Нові теорії виникнення Всесвіту коротко можна описати таким чином:

• Теорія струн. Її прихильники пропонують, крім звичних чотирьох вимірів простору і часу, ввести додаткові виміри. Вони могли б грати роль на ранніх етапах Всесвіту, а в даний момент знаходитися в компактифицированном стані. Відповідаючи на питання про причини їх компактификации, вчені пропонують відповідь, який говорить, що властивістю суперструн є Т-дуальність. Тому струни «намотуються» на додаткові виміри і їх розмір обмежується.
• Теорія бран. Її також називають М-теорією. Відповідно до її постулатами, на початку процесу утворення Всесвіту існує холодна статичне пятимерного простір-час. Чотири з них (просторові) мають обмеження, або стіни - три-Брани. Наш простір виступає однією зі стін, а друга є прихованою. Третя три-брану розміщена в чотиривимірному просторі, її обмежують дві граничні Брани. Теорія розглядає зіткнення третьої Брани з нашої і вивільнення великої кількості енергії. Саме ці умови стають сприятливими для появи великого вибуху.

1. Циклічні теорії заперечують унікальність великого вибуху, стверджуючи, що Всесвіт переходить з одного стану в інший. Проблемою подібних теорій стає зростання ентропії, згідно з другим законом термодинаміки. Отже, тривалість попередніх циклів була меншою, а температура речовини - істотно вище, ніж при великому вибуху. Така ймовірність надзвичайно мала.

Незалежно від того, скільки існує теорій виникнення Всесвіту, тільки дві з них витримали перевірку часом і подолали проблему всезростаючої ентропії. Вони були розроблені вченими Стейнхардт-тюрків і Баум-Фремптоном.

Ці відносно нові теорії виникнення Всесвіту висунуті в 80-х роках минулого століття. Вони мають чимало послідовників, які розробляють моделі на її основі, займаються пошуком доказів достовірності та працюють над усуненням суперечностей.

Теорія струн

Одна з найбільш популярних серед теорію виникнення Всесвіту - теорія струн. Перш ніж перейти до опису її ідеї, необхідно розібратися з поняттями одного з найближчих конкурентів, стандартної моделі. Вона передбачає, що матерію і взаємодії можна описати як певний набір часток, що діляться на кілька груп:

• Кварки.
• Лептони.
• Бозони.

Ці частинки є, по суті, цеглинками світобудови, так як вони настільки малі, що їх не можна розділити на складові.

Відмінною рисою теорії струн стає твердження про те, що такі цеглинки не є частинками, а ультрамікроскопічних струнами, що здійснюють коливання. При цьому, вагаючись на різній частоті, струни стають аналогами різних частинок, описаних в стандартній моделі.

Для розуміння теорії слід усвідомити, що струни не є ніякої матерією, це енергія. Отже, теорія струн робить висновок, що всі елементи Всесвіту складаються з енергії.

Доброю аналогією може служити вогонь. При погляді на нього створюється враження його матеріальності, однак його не можна сприймати.

Космологія для школярів

Теорію виникнення Всесвіту коротко вивчають в школах на уроках астрономії. Учням описують основні теорії про те, як був утворений наш світ, що відбувається з ним тепер і як він буде розвиватися надалі. Метою уроків стає ознайомлення дітей з природою формування елементарних частинок, хімічних елементів і небесних тіл. Теорію виникнення Всесвіту для дітей зводять до викладу теорії великого вибуху. Викладачі використовують наочний матеріал: слайди, таблиці, постери, ілюстрації. Їх основним завданням стає пробудження у дітей інтересу до світу, який їх оточує.