Теория происхождения 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.

Теория большого взрыва

Одна из версий возникновения нашей Вселенной — теория Большого взрыва. В ее основе лежит простая мысль — у Вселенной было начало. Т&Р вместе с автором подкаста «Теория Большой Бороды» Антоном Поздняковым простыми словами объясняют теорию и рассказывают, как происходил «взрыв».

В чем суть теории Большого Взрыва

Теория Большого Взрыва — это космологическая модель, которая описывает ранние стадии развития Вселенной. В ее основе лежит мысль, которая до недавнего времени была совсем не очевидной — у нашей Вселенной было начало.

В начале 20 века астрономы обнаружили, что удаленные от нас галактики разлетаются в разные стороны. Из этого следует, что наша Вселенная не статична, а расширяется. И если с течением времени происходит расширение, то когда-то в прошлом оно должно было начаться. Именно момент, с которого началось расширение Вселенной, сейчас и называют «Большим взрывом». По современным подсчетам, произошло это 13.8 миллиардов лет назад.

Говорить о том, что было до Большого Взрыва, не совсем корректно. По современным физическим представлениям, сама концепция времени, в нашем понимании, тогда не существовала. Не было ни «до», ни «после», ни «во время». Теория Большого Взрыва же описывает ранние стадии расширения Вселенной, то есть события, происходившие непосредственно после Большого Взрыва.

Как происходил Большой Взрыв

Все процессы после Большого Взрыва были обусловлены тем, что Вселенная постепенно остывала и становилась все менее плотной. Как мы знаем, температура — это мера движения частиц. Температура падает — частицы замедляются. Чем медленнее двигаются частицы, тем проще им друг с другом соединяться. По мере остывания Вселенной сначала отдельно летающие кварки смогли объединиться в протоны, нейтроны и другие адроны и лептоны. Затем уже полученные частицы, продолжая замедляться, начали формировать первые ядра привычных нам атомов.

Период формирования первых атомов во Вселенной называется первичным нуклеосинтезом. Продолжался он примерно 20 минут после Большого Взрыва. В этот период вся Вселенная была разогрета до состояния, которое мы сегодня наблюдаем внутри звезд. В этот период в основном формировались ядра водорода и гелия в соотношении 3 к 1. Такие доли водорода и гелия, двух самых распространенных элементов во Вселенной, мы наблюдаем до сих пор.

Один из самых часто задаваемых вопросов — где именно произошел Большой Взрыв? Ведь если был взрыв, должен быть и эпицентр. Но на самом деле это заблуждение, которое происходит из не совсем корректного термина «взрыв». Дело в том, что у нашей Вселенной нет центра (примерно как нельзя обозначить центр на поверхности сферы). Правильнее представлять, что Большой Взрыв произошел сразу везде, во всех точках Вселенной одновременно.

После того, как закончился первичный нуклеосинтез, и новые ядра атомов уже почти не формировались, Вселенная все еще оставалась горячей настолько, что вещество в ней находилось в состоянии плазмы. В ней электроны летали отдельно от ядер. И благодаря свободно летающим электронам в этот период Вселенная была непрозрачной для света. Фотоны постоянно сталкивались с электронами и не могли лететь прямо, как будто их закрыли в зеркальном лабиринте. Поэтому же, кстати, вы не можете их видеть сквозь лампу дневного света или сквозь наше Солнце. Они тоже состоят из плазмы, и поэтому непрозрачны.

Вселенная продолжала остывать, и спустя примерно 300 000 лет после Большого Взрыва температура опустилась достаточно, чтобы электроны могли присоединиться к ядрам атомов, и, как следствие, Вселенная стала прозрачной. Этот момент называется рекомбинацией. Фотоны, которыми было наполнено все вокруг, больше не видели препятствий в виде электронов и смогли лететь прямо. При чем сразу отовсюду и во все стороны.

Собственно, именно те фотоны, которые были «освобождены» в момент рекомбинации, мы видим и сегодня. Спустя более чем 13 миллиардов лет они долетают до нас в виде реликтового излучения — микроволнового космического фона, который мы регистрируем с помощью современных телескопов.

Обнаружение реликтового излучения — одно из главных подтверждений Теории Большого Взрыва. Важной его особенностью является однородность. Оно одинаковое независимо от того, в какую сторону мы посмотрим. Это также косвенно подтверждает, что у Вселенной нет некого выделенного направления. Куда бы мы не посмотрели, на больших масштабах Вселенная одинакова во всех направлениях.

Сегодня существует множество подтверждений Теории Большого Взрыва. Мы наблюдаем расширение Вселенной и видим, как формировались галактики и межгалактические структуры на разных этапах эволюции Вселенной, наблюдаем предсказанное соотношение гелия и водорода в последней. Все они сходятся с текущими представлениями о ранних этапах формирования Вселенной, которые и описывает ТБВ.

В самой теории есть неточности, которые нужно будет устранять дальнейшими более точными и подробными астрономическими наблюдениями и разработкой более совершенных физических моделей. Но то количество независимых перекрестных данных, которые уже есть на руках у современной космологии, позволяют нам с уверенностью говорить о том, что Большой Взрыв, ставший отправной точкой расширения Вселенной, действительно произошел, и все вокруг нас — это его прямые последствия.

Подробнее о теории Большого взрыва можно узнать в выпуске подкаста «Теория Большой Бороды». Его ведущий простыми словами рассказывает о науке и космосе, общается с гостями из научного мира, разбирает концепты из мира scifi.

Антон Поздняков

Теги

#частицы

#теория Большого взрыва

#мир

#Вселенная

Происхождение, история, эволюция и будущее Вселенной

Посмотрите, как Вселенная превратилась в то, что мы видим сегодня, в этом инфографическом туре по нашему космосу: «История и структура Вселенной» (ниже). (Изображение предоставлено: Иллюстрация: Карл Тейт; Галактика M74: сотрудничество NASA, ESA и Hubble Heritage; «Пробуждение пилигрима» Камиллы Фламмарион)

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ: Наша вселенная древняя и обширная, и с каждым днем ​​она расширяется все дальше и быстрее. Эта ускоряющаяся Вселенная, темная энергия, которая, кажется, стоит за этим, и другие загадки, такие как точная природа Большого взрыва и ранняя эволюция Вселенной, входят в число великих загадок космологии.

Было время, когда ученые думали, что Земля находится в центре Вселенной. Еще в 1920-х годах мы не осознавали, что наша галактика была лишь одной из многих в огромной вселенной. Только позже мы осознали, что другие галактики убегают от нас — во всех направлениях — со все большей скоростью. Точно так же в последние десятилетия наше понимание Вселенной ускорилось.

В этой серии рассказов, видеороликов, изображений и инфографики, состоящей из 8 частей, SPACE.com рассматривает некоторые из самых удивительных открытий о Вселенной и непреходящие загадки, которые еще предстоит разгадать.

Часть 1

Видео-шоу: План Вселенной
Вселенная наполнена звездами, галактиками, планетами и многим другим, а также настоящим буфетом невидимых вещей, таких как темная материя, которую астрономам еще предстоит увидеть. Но ученые определили некоторые из основных компонентов нашей Вселенной. Взгляните на звездные вещи и многое другое в этом видео-шоу.

 

Часть 2

Изображения: взгляд назад на Большой взрыв и раннюю Вселенную
Нашей Вселенной 13,7 миллиарда лет, но астрономы изучают ее историю и лучше понимают, как образовались первые звезды и как образовались самые ранние галактики.

Смотрите изображения, иллюстрации и схемы Вселенной от настоящего момента до Большого Взрыва.

 

Часть 3

Вселенная: от Большого взрыва до настоящего времени за 10 простых шагов невероятно горячая и плотная точка примерно 13,7 миллиарда лет назад. Вот разбивка Большого Взрыва на настоящее в 10 простых шагах.

 

Часть 4

История и структура Вселенной (Галерея инфографики)
Путешествуйте по 13,7 миллиардам лет истории Вселенной, от Большого взрыва до современной планеты Земля, в этой серии инфографик SPACE.com .

 

Часть 5

Большой взрыв: что на самом деле произошло при рождении нашей Вселенной?
Теория Большого взрыва утверждает, что наша Вселенная началась 13,7 миллиарда лет назад в результате массивного расширения, которое взорвало пространство, как воздушный шар. Вот краткое изложение того, что, по мнению астрономов, произошло.

Часть 6

Темные века Вселенной: как выжил наш космос это увидеть, но ученые очень хотят пролить на них свет, чтобы узнать тайны о том, как возникла Вселенная.

Часть 7

Вселенная сегодня: как все это выглядит сейчас    
В 1920-х годах астроном Жорж Лемэтр предложил то, что стало известно как теория Большого взрыва, которая является наиболее широко принятой моделью для объяснения образования Вселенной.

Часть 8

Бесконечная Пустота или Большой Сжатие: Чем закончится Вселенная?
Ученые не только не знают, как закончится Вселенная, они даже не уверены, что она закончится вообще.

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].

Space.com — главный источник новостей об исследованиях космоса, инновациях и астрономии, ведающий хроникой (и отмечающий) продолжающееся расширение человечества за последние рубежи. Первоначально основанный в 1999 году, Space.com всегда был и остается страстью писателей и редакторов, которые являются поклонниками космоса, а также обученными журналистами. Наша текущая команда новостей состоит из главного редактора Тарика Малика; Редактор Ханнеке Вейтеринг, старший космический писатель Майк Уолл; старший сценарист Меган Бартельс; Старший писатель Челси Год, старший писатель Тереза ​​Пултарова и штатный писатель Александр Кокс, специализирующиеся на электронной коммерции. Старший продюсер Стив Спалета наблюдает за нашими космическими видео, а Дайана Уиткрофт является нашим редактором социальных сетей.

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 . Это первое 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.

Стационарная Вселенная

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 .

Уровень II Мультивселенная

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.