Velika eksplozija i podrijetlo svemira. Otajstva svemira: Što je bilo u svemiru prije Big Banga?

Čak i moderni znanstvenici ne mogu sa sigurnošću reći što je bilo u svemiru prije Big Banga. Postoji nekoliko hipoteza koje otkrivaju veo tajnosti nad jednim od najtežih pitanja svemira.

Podrijetlo materijalnog svijeta

Do 20. stoljeća, postojala su samo dvije teorije o podrijetlu svemira. Pristaše vjerskog gledišta vjeruju da je svijet stvorio Bog. Znanstvenici, naprotiv, odbili su prepoznati čovjekov svemir. Fizičari i astronomi bili su pristaše ideje da kozmos uvijek postoji, svijet je bio statičan i sve bi ostalo isto kao i prije milijarde godina.

Međutim, ubrzani znanstveni napredak na prijelazu stoljeća dovelo je do činjenice da istraživači imaju priliku proučavati vanzemaljske prostore. Neki od njih prvi su pokušali odgovoriti na pitanje, što je bilo u svemiru prije Big Banga.

Hubble istraživanja

Dvadeseto stoljeće uništio je mnoge teorije prošlih razdoblja. Na ispražnjenom mjestu pojavile su se nove hipoteze, objašnjavajući do sada nepoznate tajne. Sve je počelo s činjenicom da su znanstvenici utvrdili činjenicu širenja svemira. To je učinio Edwin Hubble. Otkrio je da se udaljene galaksije razlikuju po svjetlosti onih kozmičkih nakupina koje su bile bliže Zemlji. Otkriće ovog uzorka stvorilo je temelj zakona ekspanzije Edwina Hubblea.

Proučavana je velika eksplozija i podrijetlo svemira kada je postalo jasno da su sve galaksije "bježale" od promatrača, bez obzira gdje je bio. Kako se to može objasniti? Budući da se galaksije kreću, to znači da ih energija gura naprijed. Osim toga, fizičari su izračunali da su svi svjetovi jednom bili na istoj točki. Zbog neprilika, počeli su se kretati u svim smjerovima s nezamislivom brzinom.

Taj fenomen se zove "Big Bang". I podrijetlo svemira objasnio se upravo uz pomoć teorije ovog dugogodišnjeg događaja. Kada se to dogodilo? Fizičari su odredili brzinu kretanja galaksija i izveli formulu kojom su izračunali kada je došlo do početnog "guranja". Nitko ne može nazvati točne brojke, ali približno se taj fenomen dogodio prije oko 15 milijardi godina.

Pojava teorije Big Banga

Činjenica da su sve galaksije izvori svjetlosti znači da je velika količina energije puštena tijekom Velike eksplozije. Bila je ona koja je rodila veliku svjetlinu koju svjetovi gube tijekom svoje udaljenosti od epicentara onoga što se dogodilo. Teoriju o Big Bangu najprije su dokazali američki astronomi Robert Wilson i Arno Penzias. Otkrili su elektromagnetski reliktno zračenje, temperatura je bila jednaka tri stupnja na Kelvinskoj skali (tj. -270 Celzijevih stupnjeva). Ovaj nalaz potvrdio je ideju da je u početku svemir bio iznimno vruć.

The Big Bang teorija je odgovorila na mnoga pitanja formulirana u 19. stoljeću. Ali sada postoje i novi. Na primjer, što je bilo u svemiru prije Big Banga? Zašto je tako homogena, dok s takvim ogromnim oslobađanjem energije, tvar bi se trebala raspršiti neravnomjerno u svim smjerovima? Otkrića Wilson i Arnaud bacaju sumnju na klasičnu euklidsku geometriju, jer je dokazano da prostor ima nulu zakrivljenosti.

Teorija inflacije

Nova postavljena pitanja pokazala su da je suvremena teorija pojave svijeta fragmentirana i nepotpuna. Međutim, dugo se činilo da bi bilo nemoguće krenuti dalje od otvorenog u 60-ima. A samo vrlo nedavne studije znanstvenika omogućile su nam formuliranje novog važnog načela za teorijsku fiziku. To je bio fenomen ultrabrzog inflacijskog širenja svemira. Proučavan je i opisan uz pomoć teorije kvantne polja i opće teorije relativnosti Einsteina.

Pa što je bilo u svemiru prije Big Banga? Moderna znanost poziva ovo razdoblje "inflacija". Isprva je postojalo samo jedno polje koje je ispunilo sav imaginalni prostor. Može se usporediti s snježnom loptom koja se spušta niz padinu snježne planine. Com će se smanjiti i povećati. Na isti način, polje je promijenilo strukturu zbog slučajnih oscilacija tijekom nezamislivog vremena.

Kada je nastala uniformna konfiguracija, došlo je do reakcije. Sadrži najveće zagonetke svemira. Što je bilo prije Big Banga? Inflacijsko polje, koje uopće nije bilo kao trenutna stvar. Nakon reakcije, počeo je rast svemira. Ako nastavimo analogiju sa snježnom loptom, onda su se nakon prvog od njih također srušile i druge snježne loptice koje su također povećane. Trenutak Big Banga u ovom sustavu može se usporediti s trenucima kada se veliki blok urušio u ponor i konačno sudario sa zemljom. U tom je trenutku dodijeljena ogromna količina energije. Ne može ostati do sada. To je zbog nastavka reakcije iz eksplozije koju naš svemir danas raste.

Materijal i polje

Sada se svemir sastoji od nezamislivog broja zvijezda i drugih kozmičkih tijela. Ovaj skup materije izlučuje ogromnu energiju koja proturječi fizičkom zakonu očuvanja energije. Što kažete? Bit ovog načela je činjenica da za beskonačno vrijeme zbroj energije u sustavu ostaje nepromijenjen. Ali kako se to može kombinirati s našim svemirom, koji se nastavlja širiti?

Inflacijska je teorija bila u stanju odgovoriti na ovo pitanje. Takve zagonetke svemira izuzetno su rijetke. Što je bilo prije Big Banga? Inflacijsko polje. Nakon pojave svijeta na njegovom mjestu došla nam je poznata stvar. Međutim, osim toga, postoji i u svemiru gravitacijsko polje, što ima negativnu energiju. Svojstva tih dvaju entiteta su suprotna. Dakle, energija oslobođena od čestica, zvijezda, planeta i drugih tvari kompenzira se. Taj odnos također objašnjava zašto se svemir još nije pretvorio u crnu rupu.

Kada se Big Bang upravo dogodio, svijet je bio premalen da nešto propadne. Sada, kada se svemir proširio, lokalne crne rupe pojavile su se na svojim odijelima. Njihovo gravitacijsko polje apsorbira sve oko sebe. Iz nje čak ni svjetlo ne može pobjeći. Zapravo zbog toga, takve rupe postaju crne.

Proširenje svemira

Čak i unatoč teorijskoj osnovi teorije inflacije, još uvijek nije jasno kako je svemir gledao pred Big Bang. Ljudska mašta ne može zamisliti ovu sliku. Činjenica je da je inflacijsko polje nematerijalno. Ne može se objasniti uobičajenim zakonima fizike.

Kada se dogodio Big Bang, inflacijsko polje počeo se širiti brzinom koja je premašla brzina svjetlosti. Prema fizičkim pokazateljima, u svemiru nema ništa što bi moglo kretati brže od ovog pokazatelja. Svjetlo se širi kroz postojeći svijet s previsokim brojevima. Inflacijsko se polje širi s još većom brzinom, samo zbog svoje nematerijalne prirode.

Veličina svemira prije nego što je Big Bang bio mikroskopski. Da bi izmjerili svoju trenutnu veličinu, matematičari moraju u velikoj mjeri podesiti brojke. Prema općoj teoriji relativnosti, promatrač unutar materijalnog svijeta ne može vidjeti što se događa izvan nje. Ovo se pravilo proteže na ono što je bilo prije Big Banga u svemiru. Fotografija u udžbenicima o astronomiji može samo prikazati fikciju umjetnika.

Čestice i antičestice

Univerzum se toliko proširio da čak i svjetlost nema vremena za postizanje najudaljenijih uglova. Istodobno, inflacijsko polje izvan svijeta i dalje postoji, iako je nedostupna osobi koja živi u materijalnom svijetu. Sve veći svemir je hlađenje kako raste. Temperatura zračenja se smanjuje, jer valna duljina postaje veća, što znači da treba potrošiti više energije na njemu.

Stanje svemira prije Big Banga bilo je homogeno. Ali kad se počeo širiti, u njoj su se pojavili novi elementi i čestice. To su kvarkovi, neutroni, protoni, elektroni i fotoni. Postoje i antičestice čiji broj ne može biti jednak broju običnih čestica. Ako se taj identitet dogodio, onda bi cijeli svemir uništen.

Priroda je učinila sve što je potrebno kako bi se osiguralo da je broj čestica malo veći od broja antičestica. Zbog tog odnosa postoji materijalni svijet. Relicno zračenje, koje se nastavlja širiti kroz prostore svemira, nastalo je samo kao rezultat međusobnog uništavanja nekih čestica i antičestica. U znanstvenom leksiku taj se proces naziva annihilation. S vremenom se energija CMB smanjuje. Sada je oko deset tisuća puta manje od sličnog indeksa elementarnih masivnih čestica.

Pojava fizičkih zakona

Kad je doba svemira dosegla minutu, neutroni i protoni počeli su se sjediniti u helij, tritium i deuterij. To su bile prve tvari koje su se pojavile u materijalnom svijetu. Postupak sinteze bio je posljedica nuklearnih reakcija. U 20. stoljeću fizičari su proučavali taj fenomen i čak su naučili kako ga ukrotiti. Budući da nuklearna reakcija proizvodi ogromnu količinu energije, čovječanstvo je ovaj proces prilagodilo njegovim ekonomskim potrebama. Postojale su nuklearne elektrane. Danas oni potiču tisuće gradova.

Nuklearna reakcija je također korištena kao oružje. Na kraju Drugog svjetskog rata, Amerikanci su najprije pali atomske bombe na Japan. Smrtonosni utjecaj udarca bio je samo u ogromnoj količini energije. Ali brojke zabilježene u Hirošimi su zanemarivo male u usporedbi s onim procesima koji su se dogodili u prvim minutama postojanja materijalnog svijeta.

Zbog činjenice da su moderni znanstvenici već znali mnogo o nuklearnoj reakciji koja se koristi u gospodarstvu i ratu, istraživači su uspjeli vratiti približnu sliku onoga što je svemir bio pred Big Bangom. Koristeći matematičke proračune, izračunat je koliko je elemenata i koji su se pojavili u prvih minuta nakon početka reakcije na inflacijskom polju.

Još jedna činjenica iznenađuje. Svi izračuni znanstvenika, utemeljenih na suvremenim pokazateljima prirode, bili su točno primjenjivi na model pojavljivanja svemira. Ova "slučajnost" sugerira da su zakoni fizike počeli djelovati odmah nakon pojave materijalnog svijeta. Otada sve nepromjenjive formule nikad se nisu promijenile. Sada djeluju. Tako, na primjer, možemo reći o Einsteinovoj teoriji relativnosti. Neprirodna priroda zakona olakšava rad znanstvenika koji pokušavaju shvatiti ono što je bilo prije Velikog praska u svemiru.

Podrijetlo galaksija

Pomoću teorije Big Banga znanstvenici su mogli objasniti podrijetlo galaksija. Kada se prvi put pojavio svijet, sve su udaljenosti unutar njega brzo rasle. Međutim, na nekim je mjestima ovaj proces imao posebne oblike. To je bilo zbog činjenice da je u različitim prostornim točkama gustoća energije bila izvrsna.

Zbog toga, u nekim dijelovima jednog velikog svemira, više se čestica nakupilo. Ovaj proces detaljno su opisali američki znanstvenici 20. stoljeća. U popularnoj znanstvenoj formi teorija je objašnjena u nizu filmova "Svemir prije Big Banga". U svjetlu misterija. "

U područjima s većom gustoćom energije, temperatura je značajno varira. Taj je fenomen bio znak kompresije materije gravitacijskim poljem. Inflacijsko razdoblje dobilo je područja s većom gustoćom. Nakon nastanka svemira, gravitacijsko polje je utjecalo na ta područja s povećanim intenzitetom. Tu su nastale galaksije - klasteri zvijezda oko kojih su nastali planeti. Naša zemlja se u potpunosti uklapa u ovaj sustav. Rotira se oko svoje zvijezde (Sunce) i ulazi u galaksiju Mliječni put.

Sadašnje stanje svemira

Sadašnje razdoblje evolucije svemira najbolje odgovara postojanju života. Znanstvenici teško mogu odrediti koliko dugo će taj vremenski interval trajati. Ali ako je netko uzeo takve izračune, dobivene brojke nisu bile manje od stotina milijardi godina. Za jedan ljudski život takav je segment toliko velik da čak iu matematičkom računu mora biti zapisan pomoću stupnjeva. Sadašnjost je proučavana puno bolje od prapovijesti svemira. Ono što je bilo prije Big Banga, u svakom slučaju, ostaje samo predmet teorijskih istraživanja i podebljano računanja.

U materijalnom svijetu, čak i vrijeme ostaje relativna vrijednost. Na primjer, kvazari (vrsta astronomskih objekata) postojećih na udaljenosti od 14 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje, iza naše uobičajeno „sada” na samom 14 milijardi svjetlosnih godina. Ovaj vremenski razmak je ogroman. Teško je odrediti, čak i matematički, a da ne spominjem činjenicu da se predstave jasno poput koristeći ljudsku maštu (čak i najgorljiviji) je jednostavno nemoguće.

Moderna znanost može teoretski objasniti sebi cijeli život našeg materijalnog svijeta, počevši s prvim djeliću sekunde svog postojanja, kada se samo Velikog praska. Do sada je dopunjena cjelovita povijest svemira. Astronomi otkrili nove nevjerojatne činjenice uz pomoć modernizirana i poboljšanom opremom za istraživanja (teleskopa, laboratorijima itd. D.).

Međutim, još uvijek nisu shvaćeni fenomeni. Tako bijela točka, na primjer, jest tamna tvar i njezinu tamnu energiju. Bit ove skrivene mase i dalje pobuđuje svijest najobrazovanijih i naprednijih fizičara našega vremena. Osim toga, nije bilo ni jedne točke gledišta o razlozima zašto još ima više čestica u svemiru od antičestica. Ovom prilikom formulirane su nekoliko temeljnih teorija. Neki od tih modela su najpopularniji, ali međunarodna znanstvena zajednica još uvijek nije prihvaćena kao nepromjenjivu istinu.

Na skali od univerzalnog znanja i ogromne otkrića XX stoljeća, ovi prostori izgledaju prilično beznačajan. No, povijest znanosti sa zavidnim pravilnosti pokazuje da je objašnjenje od „male” činjenica i pojava postaje temelj svih ljudskih zastupljenosti discipline u cjelini (u ovom slučaju govorimo o astronomiji). Stoga, buduće generacije znanstvenika, naravno, će imati nešto za napraviti i otkriti u području znanja o prirodi svemira.