Теории возникновения вселенной: Теории и модели происхождения вселенной от ученых

Теории и модели происхождения вселенной от ученых

Рассказываем простым языком, как видят историю нашей Вселенной ученые.

Креационизм

Скорее всего, первая теория о происхождении Вселенной. Под креационизмом подразумевают философскую или религиозную концепцию, согласно которой у нашего мира есть создатель — Бог или Творец. Эту теорию, конечно, невозможно доказать, потому что ее основа — вера. Несмотря на то, что религия и наука часто конкурируют, некоторые ученые верят в Бога или Высший Разум.

Теория Большого взрыва

Самая распространенная научная модель происхождения Вселенной. Согласно ей, наша Вселенная появилась примерно 14 миллиардов лет назад после Большого взрыва. До этого времени в нашем понимании еще не было, пространства тоже не существовало, а вся масса была сосредоточена в одной точке (космологической сингулярности). Эта точка была настолько мала, что некоторые ученые приравнивают ее размеры к нулю. Стивен Хокинг, кстати, считал, что и этой точки не было, а Вселенная появилась из-за квантовых флуктуаций из области, где не существовало даже материи.

После взрыва Вселенная стала расширяться и остывать. В пользу этой теории обычно приводят красное смещение (понижение частот излучения, которое объясняют отдалением галактик друг от друга) и реликтовое излучение (постепенно ослабевающее фоновое космическое излучение от блуждающих фотонов).

Мультивселенная

Источник: ahakimov.com

Эта теория предполагает, что наша Вселенная — только одна из немногих. До сих пор вызывает споры в научных кругах даже по поводу того, является ли она научной (ее нельзя опровергнуть, а это неотъемлемая часть научного метода), несмотря на то, что хорошо вписывается в теорию струн, многомировой интерпретации и хаотическую теорию инфляции. О том, какими могут быть другие вселенные, даже среди приверженцев этой теории согласия нет. 

Бесконечная хаотическая инфляция

Инфляционная модель вносит коррективы в то, что было после Большого взрыва. Согласно модели, после зарождения Вселенная расширялась намного быстрее, чем это предполагает классическая теория. Затем Вселенная заполнилась сверхгорячей плазмой.

Ученые поняли, что модель не противоречит идее множественного рождения вселенных, так как при определенных условиях квантовые флуктуации могут возникать в любом количестве. То есть наша Вселенная могла образоваться во флуктуационной зоне, сформировавшейся в другом мире. Также и в нашей Вселенной когда-нибудь может образоваться флуктуация, из которой выйдет новая изолированная вселенная с собственным устройством и, возможно, другими законами физики.

Источник: ru.wikipedia.org

Зеркальная Вселенная

Еще одна концепция, дополняющая теорию Большого взрыва. Ученые долго не могли объяснить, почему почти все принятые модели (гравитация, электродинамика и теория относительности) не зависят от направления времени, хотя мы знаем, что время движется только в одном направлении.

Физики Джулиан Барбур, Тим Козловски и Флавио Меркати изучили компьютерное моделирование частиц в 1000 точек, взаимодействующих между собой под влиянием гравитации.

Это им помогло выяснить, что частицы любого размера в конечном итоге образуют состояние низкой сложности с минимальным размером и максимальной плотностью. Затем система частиц расширяется в обоих направлениях времени. Исследование позволило предположить, что после Большого Взрыва появилась не одна, а две идентичные вселенные с противоположным течением времени. Это значит, что для разумных существ зеркальной вселенной мы живем в далеком прошлом, а их настоящее и будущее — прошлое для нас.

Теория струн

Эта теория предполагает, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия появляются из-за колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн. Теория не опровергает Большой взрыв, но, согласно ей, возник он не просто так и из ничего, а по какой-то причине — например, из-за столкновения нашей Вселенной с какой-либо другой.

Еще одна интересная особенность: в рамках теории струн мир представляется не четырехмерным (три пространственных измерения и время), а 11-мерным: такая детализация дает преимущество в математических расчетах.

 

Источник: bbc.com

Компьютерная симуляция

С развитием мира IT человечество осознало возможности программирования. Гипотеза о симуляции объясняет мир как компьютерную программу: Вселенная — это информация, а значит, она вычислима. Косвенным доказательством теории приверженцы считают принцип неопределенности в квантовой механике: частицы материи могут существовать в неустойчивой форме, пока не появится наблюдатель.

Если вы планируете доказать собственную теорию мироздания, но учеба отнимает все ваше свободное время, обращайтесь к нам — в ФениксХелп. Наши авторы с радостью помогут вам подготовить учебные работы в срок и на отлично, а мир получит еще одну теорию — предмет для споров ученых.

Три гипотезы происхождения Вселенной — Новости — Forbes Kazakhstan

Если теория Большого взрыва — всего лишь гипотеза, существуют ли другие гипотезы, объясняющие происхождение известной Вселенной? Существует три альтернативы теории Большого взрыва, по информации Наша планета.

 

Теория стационарной Вселенной

Вселенная существовала всегда в неизменном состоянии, так считали сторонники теории стационарной Вселенной, популярной в 50-60-е годы. А как быть с очевидным расширением Вселенной, наблюдаемым астрономами? Сторонники этой теории считали, что Вселенная может расширяться, но она остаётся такой же самой, а материя постоянно возникает из ничего.

Эта теория утратила свою актуальность, когда было открыто реликтовое излучение. Реликтовое излучение считается радиацией, оставшейся от Большого взрыва, астрономы изучают его, чтобы выяснить, как выглядела известная часть Вселенной в раннюю эпоху своего существования или даже в первые доли секунды. Сторонники теории стационарной Вселенной не предлагают альтернативного объяснения реликтовому излучению.

Циклическая модель

Это теория не отвергает теорию Большого взрыва, а утверждает, что было много последовательных Больших взрывов. Между двумя большими взрывами был Большой хлопок: Вселенная расширялась до предела, а потом сжималась. Осцилляция между возникновением и разрушением называется Большой отскок.

Изучив реликтовое излучение, учёные пришли к выводу, что Вселенная может закончиться «Большим замораживанием или Тепловой смертью», а не Большим хлопком, говорится в статье Universe Today.

Хаотическая теория инфляции

Физик из Стэнфорда Андрей Линде задаётся вопросами, на которые теория Большого взрыва не может ответить. Некоторые из них были озвучены в 2007 г. в статье журнала Stanford Alumni magazine: «Что именно взорвалось? Почему оно взорвалось в этот конкретный момент и сразу везде? Что существовало до Большого взрыва?»

С точки зрения Линде, Большой взрыв не был единичным событием, а, скорее, беспорядочной и рассредоточенной инфляцией. Он разработал свою хаотическую теорию инфляции в 80-е годы: расширения, как после Большого взрыва, могут произойти в любом месте в космосе при достаточном количестве потенциальной энергии.

«Мы предполагали, что вся Вселенная была создана в один момент, — говорит Линде. — Но на самом деле это не так».

Исследование реликтового излучения в 90-е годы показали различную интенсивность, что даёт некоторые доказательства в поддержку хаотической теории инфляции.

Линде считает, что если смотреть с очень широкой перспективы, космос не вписывается в рамки, созданные наукой: «Вместо Вселенной, где существует один закон физики, вечная хаотическая инфляция создаёт картину самовоспроизводящейся и вечной мультивселенной, где возможно всё, — говорит Линде. — Параллельные линии могут пересечься на очень далёком расстоянии. Законы физики могут меняться… Мы просто неспособны увидеть, когда это происходит. Мы похожи на муравьёв внутри огромного шара».

Альтернативы теории большого взрыва (инфографика)

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Существуют ли альтернативные теории, которые могли бы объяснить происхождение Вселенной? (Изображение предоставлено журналом Future/All About Space Magazine)

Теория Большого Взрыва является основным объяснением того, как Вселенная возникла 13,8 миллиардов лет назад. Хотя это ведущее объяснение, некоторые теоретики выдвинули альтернативные идеи или дополнения к теории Большого взрыва. Мы рассмотрим некоторые из этих теорий в подробной инфографике ниже.

Чтобы выяснить, как возникла Вселенная, нам сначала нужно спросить, что же это такое? Согласно НАСА, термин «наблюдаемая вселенная» относится ко всему, что мы можем видеть.

Благодаря связи между расстоянием и скоростью света ученые могут заглянуть в область пространства, которая светится на расстоянии 13,8 миллиарда световых лет от нас, а это означает, что мы можем смотреть на 13,8 миллиарда световых лет в любом направлении. Но это не так просто. Из-за расширения Вселенной, по недавним оценкам, диаметр наблюдаемой сферы Вселенной составляет более 90 миллиардов световых лет, по данным Forbes.

Связанный: Насколько велика Вселенная?

Большинство астрономов считают, что Вселенная началась 13,8 миллиардов лет назад в результате взрыва, называемого Большим Взрывом. Другие теоретики изобрели альтернативы и расширения этой теории. (Изображение предоставлено Future/Karl Tate)

Предположения теории Большого Взрыва

Ученые делают три предположения о Вселенной, основанные на теориях и наблюдениях:

1. Законы физики универсальны и не меняются ни со временем, ни с местом в пространстве.
2. Вселенная однородна или примерно одинакова во всех направлениях (хотя и не обязательно все время).
3. Люди не наблюдают за вселенной из привилегированного места, такого как самый ее центр.

Применительно к уравнениям Эйнштейна они показывают, что Вселенная обладает несколькими свойствами: 

1. Вселенная расширяется.
2. Вселенная вышла из горячего и плотного состояния в какое-то бесконечное время в прошлом.
3. Самые легкие элементы, водород и гелий, были созданы в первые мгновения.
4. Фон микроволнового излучения заполняет всю вселенную.

Альтернативы Большого Взрыва

Если какое-либо из этих основных предположений неверно, Теория Большого Взрыва не сможет объяснить все свойства этой вселенной. Это приводит к тому, что некоторые теоретики задаются вопросом: «Возможно ли, что Большого взрыва никогда не было?»

Связанный: Был ли Эйнштейн неправ? Дело против теории пространства-времени

Одной из альтернативных теорий является стационарная Вселенная. По данным NASA Cosmic Times, ранний соперник теории Большого взрыва, Стационарное состояние постулирует непрерывное создание материи по всей Вселенной, чтобы объяснить ее видимое расширение. Этот тип вселенной был бы бесконечным, без начала и конца. Однако гора свидетельств, найденных с середины 19 в.60-е годы указывают на то, что эта теория неверна.

Истории по теме:

Другой альтернативой является теория вечной инфляции. После Большого взрыва Вселенная быстро расширялась в течение короткого периода времени, называемого инфляцией. Теория вечной инфляции утверждает, что инфляция никогда не останавливалась и продолжалась в течение бесконечного периода времени. Где-то, даже сейчас, возникают новые вселенные в огромном комплексе, называемом мультивселенная. У этих многочисленных вселенных могут быть разные физические законы.

Осциллирующая модель Вселенной включала в себя бесконечную серию Больших Взрывов, за которыми следовали Большие Схлопывания, которые бесконечно перезапускали цикл. Современная циклическая модель включает в себя сталкивающиеся «браны» («мембраны» внутри многомерного объема, называемого «объемом»).

Выводы, обнаруженные в квантовой гравитации и теории струн, соблазнительно предполагают, что вселенная на самом деле совсем не похожа на то, как она выглядит для наблюдателей. Например, это может быть плоская голограмма, спроецированная на поверхность сферы. Или это может быть полностью цифровая симуляция, работающая на огромном компьютере.

Дополнительные ресурсы

Послушайте интервью ЕКА с астрофизиком профессором Джозефом Силком о том, почему мы можем никогда не узнать, конечна Вселенная или бесконечна. Исследуйте множество свидетельств Большого Взрыва в Национальной школьной обсерватории, Ливерпуль Университет Джона Мура и Университет Западной Австралии.  

Библиография

• Николай, Герман. «Сложность и Большой взрыв». Classical and Quantum Gravity 38.18 (2021): 187001. 
• Нечитайло, Владимир С. «Модель Мира-Вселенной — альтернатива модели Большого Взрыва». Журнал физики высоких энергий, гравитации и космологии 6.01 (2020): 133. 
• Уоллес, Дэвид. Эмерджентная мультивселенная: квантовая теория согласно интерпретации Эверетта. Oxford University Press, 2012.
• Линде, Андрей. «Краткая история мультивселенной». Reports on Progress in Physics 80.2 (2017): 022001. 
• Bostrom, Nick. «Мы живем в компьютерной симуляции?». Философский ежеквартальный номер 53.211 (2003): 243–255.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Получайте последние космические новости и последние новости о запусках ракет, наблюдениях за небом и многом другом!

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Связь Карла со Space.com восходит к 2000 году, когда его наняли для создания интерактивной флэш-графики. С 2010 по 2016 год Карл работал специалистом по инфографике во всех редакционных ресурсах Purch (ранее известной как TechMediaNetwork). До прихода в Space.com Карл провел 11 лет в нью-йоркской штаб-квартире Associated Press, создавая новостную графику для использования в газетах и ​​в Интернете по всему миру. Он получил степень в области графического дизайна в Университете штата Луизиана и сейчас работает графическим дизайнером-фрилансером в Нью-Йорке.

Каковы теории Вселенной? • Earth.com • Earthpedia

АвторEric Ralls

Штатный сотрудник Earth.com

Люди размышляли о начале Вселенной с момента эволюции нашего вида. Поколения людей смотрели на небо как на источник изумления, религии и удивления. К счастью, за последние несколько столетий ученые со всего мира начали собирать воедино эмпирические данные, подтверждающие различные гипотезы о том, как зародилась вся жизнь, какой мы ее знаем. Сегодня давайте подробнее рассмотрим извечный вопрос: каковы теории вселенной?

Теория Большого Взрыва

Наиболее надежной и хорошо подтвержденной теорией происхождения Вселенной является Теория Большого Взрыва. Бельгийский священник Жорж Леметр впервые предложил идею теории большого взрыва в 1920-х годах. С тех пор теория относительности Эйнштейна и современная наука придали этой развивающейся теории убедительность.

Предположения о Большом Взрыве

Прежде чем мы перейдем к деталям, давайте разберемся с несколькими основными предположениями, касающимися Теории Большого Взрыва. Каждый из следующих пунктов считается верным во Вселенной, и это представление является частью фундамента, на котором зиждется Большой Взрыв.

1. Вселенная постоянна . Этот первый не просто так; это важно. Наше моделирование и понимание мира основано на идее, что физические свойства везде одинаковы. Например, мы предполагаем, что гравитация, электричество, магнетизм и свет ведут себя одинаково даже в отдаленных местах галактики и вселенной.
2. Вселенная однородна . Во-вторых, мы предполагаем, что Вселенная примерно одинакова во всех направлениях. Вы можете думать о них как о лопатах грязи. В некоторых совках могут быть большие камни, в некоторых могут быть черви, а в некоторых может быть больше глины, чем в других. Но в долгосрочной перспективе каждые 100 полных лопат будут примерно одинаковыми по составу.
3. Вселенная не сосредоточена вокруг нас. Физики называют это понятие «привилегированным положением». Это означает, что земля находится где-то во Вселенной, но мы действительно понятия не имеем, где она находится по отношению к «краю» (подробнее об этом позже).
4. Вселенная имеет начало. Вся материя и энергия, которые когда-либо были и будут созданы во время Большого Взрыва. С тех пор не было создано ни одного нового материала или энергии.

Основы Большого взрыва

Большой взрыв является ведущей теорией происхождения Вселенной, какой мы ее знаем. Он описывает механизм, с помощью которого все, что мы знаем, началось с маленькой сингулярности, которая раздулась до Земли, Солнечной системы, галактики и Вселенной. Самый простой способ понять эту теорию — через временную шкалу, поэтому давайте углубимся в нее.

1. 1 секунда. В течение первой секунды температура вокруг Большого взрыва составляла около 5,5 миллиардов градусов по Цельсию (10 миллиардов по Фаренгейту). Впрочем, в этот момент было бы не на что смотреть. Согласно НАСА, «свободные электроны заставили бы свет (фотоны) рассеиваться так же, как солнечный свет рассеивается каплями воды в облаках».
2. 3 секунды. Первоначальный взрыв содержал все необходимые субатомные частицы для атомов и молекул: нейтроны, протоны и электроны. В этот момент образуются первые основные элементы: водород, гелий и литий.
3. 380 000 лет. Впервые во вселенной появляется свет. Это излучение (свет) называется космическим микроволновым фоном. Впервые предсказанное Ральфом Альфером в 1948 году, оно является визитной карточкой Большого взрыва. Этот фон микроволн все еще можно наблюдать сегодня, и он использовался для оценки возраста Вселенной.
4. 300 миллионов лет. Здесь мы немного забегаем вперед. По мере того, как первоначальный взрыв атомов и газа расширяется, гравитация начинает становиться важным фактором. Карманы с разной плотностью газа рождают звезды, а скопления звезд начинают формировать галактики.
5. ~9 миллиардов лет. Наше солнце формируется. Возраст Вселенной примерно 14 миллиардов лет, а нашему Солнцу примерно 4,6 миллиарда лет.

Стационарное состояние Вселенной

Гипотеза стационарной Вселенной нарушает одно из ключевых предположений Теории Большого Взрыва. Гипотеза устойчивого состояния утверждает, что материя и энергия создаются непрерывно, устойчиво. Впервые теоретизированная в 1920-х годах сэром Джеймсом Джинсом, эта теория представляет вселенную без реального начала и конца.

С точки зрения стационарного состояния Вселенная всегда расширялась и создавала материю, и она будет продолжать это делать. Хотя эта теория пересматривалась и обновлялась в середине 20-го века, подавляющее количество противоречивых данных поддерживает идею о том, что гипотеза устойчивого состояния в значительной степени ложна .

Мультивселенная уровня II

Концепция мультивселенной сложна. И это все еще может быть преуменьшением. Одним из движущих факторов, ведущих к развитию этой теории, является кажущаяся идеальной природа физики нашей Вселенной. Свет, гравитация, физика… Кажется, все они идеально работают вместе, чтобы жизнь могла существовать в нашей Вселенной. Это можно рассматривать как большое совпадение или неизбежность, учитывая большое количество испытаний.

Концепция мультивселенной постулирует, что несколько вселенных существуют одновременно, и каждая из них имеет разные физические константы. Например, возможно, наряду с нашей существует вселенная 2,0 (или 3,0, или 18,0, или 821,0), в которой свет движется с другой скоростью. Изменение этой скорости изменяет исключительно большое количество других универсальных констант и, таким образом, все, что мы знаем о нашей Вселенной.