Den omgivende verdens storhed og mangfoldighed kan forbløffe enhver fantasi. Alle genstande og objekter, der omgiver en person, andre mennesker, forskellige typer planter og dyr, partikler, der kun kan ses med et mikroskop, samt uforståelige stjernehobe: de er alle forenet af begrebet "univers".
Teorier om universets oprindelse er blevet udviklet af mennesket i lang tid. På trods af fraværet af selv det oprindelige begreb om religion eller videnskab, opstod der i oldtidens menneskers nysgerrige sind spørgsmål om principperne for verdensordenen og om en persons position i det rum, der omgiver ham. Det er svært at tælle, hvor mange teorier om universets oprindelse, der findes i dag, nogle af dem bliver studeret af førende verdensberømte videnskabsmænd, andre er helt ærligt fantastiske.
Kosmologi og dens emne
Modernekosmologi - videnskaben om universets struktur og udvikling - betragter spørgsmålet om dets oprindelse som et af de mest interessante og stadig utilstrækkeligt undersøgte mysterier. Arten af de processer, der bidrog til fremkomsten af stjerner, galakser, solsystemer og planeter, deres udvikling, kilden til universets fremkomst, såvel som dets størrelse og grænser: alt dette er kun en kort liste over undersøgte spørgsmål af moderne videnskabsmænd.
Søgen efter svar på den grundlæggende gåde om verdens dannelse har ført til, at der i dag er forskellige teorier om universets oprindelse, eksistens og udvikling. Spændingen hos specialister, der leder efter svar, bygger og tester hypoteser, er berettiget, fordi en pålidelig teori om universets fødsel vil afsløre for hele menneskeheden sandsynligheden for, at der findes liv i andre systemer og planeter.
Teorier om universets oprindelse har karakter af videnskabelige begreber, individuelle hypoteser, religiøse læresætninger, filosofiske ideer og myter. De er alle betinget opdelt i to hovedkategorier:
- Teorier, ifølge hvilke universet blev skabt af skaberen. Med andre ord er deres essens, at processen med at skabe universet var en bevidst og åndeliggjort handling, en manifestation af et højere sinds vilje.
- Teorier om universets oprindelse, bygget på grundlag af videnskabelige faktorer. Deres postulater afviser kategorisk både eksistensen af en skaber og muligheden for en bevidst skabelse af verden. Sådanne hypoteser er ofte baseret på det, man kalder middelmådighedsprincippet. De antager muligheden forliv ikke kun på vores planet, men også på andre.
Kreationisme - teorien om skabelsen af verden af Skaberen
Som navnet antyder, er kreationisme den religiøse teori om universets oprindelse. Dette verdenssyn er baseret på konceptet om skabelsen af universet, planeten og mennesket af Gud eller Skaberen.
Idéen var dominerende i lang tid, indtil slutningen af det 19. århundrede, hvor processen med at akkumulere viden inden for forskellige videnskabsområder (biologi, astronomi, fysik) accelererede, og evolutionsteorien blev udbredt. Kreationisme er blevet en slags reaktion for kristne, der holder sig til konservative synspunkter om de opdagelser, der bliver gjort. Den dominerende idé om evolutionær udvikling på det tidspunkt forstærkede kun de modsætninger, der eksisterede mellem religiøse og andre teorier.
Hvad er forskellen mellem videnskabelige og religiøse teorier
De vigtigste forskelle mellem teorierne for forskellige kategorier ligger primært i de termer, der bruges af deres tilhængere. Så i videnskabelige hypoteser, i stedet for skaberen - naturen, og i stedet for skabelsen - oprindelse. Sammen med dette er der problemer, der på samme måde er dækket af forskellige teorier eller endda fuldstændigt duplikeret.
Teorier om universets oprindelse, der tilhører modsatte kategorier, daterer selve dets udseende på forskellige måder. For eksempel blev universet ifølge den mest almindelige hypotese (big bang-teorien) dannet for omkring 13 milliarder år siden.
I modsætning hertil giver den religiøse teori om universets oprindelse helt andre tal:
- Ifølge Christiankilder, var universets alder skabt af Gud på tidspunktet for Jesu Kristi fødsel 3483-6984 år.
- Hinduisme antyder, at vores verden er cirka 155 billioner år gammel.
Kant og hans kosmologiske model
Indtil det 20. århundrede var de fleste videnskabsmænd af den opfattelse, at universet var uendeligt. Denne kvalitet karakteriserede de tid og rum. Derudover var universet efter deres mening statisk og ensartet.
Ideen om universets uendelighed i rummet blev fremsat af Isaac Newton. Udviklingen af denne antagelse blev udført af Emmanuel Kant, som udviklede teorien om, at der heller ikke er nogen tidsgrænser. Ved at gå videre, i teoretiske antagelser, udvidede Kant universets uendelighed til antallet af mulige biologiske produkter. Dette postulat betød, at der under forholdene i den antikke og enorme verden, uden ende og begyndelse, kan være et utal af mulige muligheder, som et resultat af hvilke udseendet af enhver biologisk art er reel.
Baseret på denne teori om livsformers mulige oprindelse, blev Darwins teori senere udviklet. Observationer af stjernehimlen og resultaterne af astronomernes beregninger bekræftede Kants kosmologiske model.
Einsteins tanker
I begyndelsen af det 20. århundrede udgav Albert Einstein sin egen model af universet. Ifølge hans relativitetsteori finder to modsatte processer sted samtidigt i universet: udvidelse og sammentrækning. Dog hanvar enig i de fleste videnskabsmænds mening om universets stationaritet, så han introducerede konceptet om den kosmiske frastødende kraft. Dens nedslag er designet til at afbalancere stjernernes tiltrækning og standse bevægelsesprocessen for alle himmellegemer for at bevare universets statiske natur.
Modellen af universet - ifølge Einstein - har en vis størrelse, men der er ingen grænser. En sådan kombination er kun mulig, når rummet er buet på samme måde, som det sker i en kugle.
Karakteristikaene for rummet i en sådan model er:
- Tredimensional.
- Lukker sig selv.
- Homogenitet (manglende centrum og kant), hvor galakser er jævnt fordelt.
A. A. Friedman: Universet udvider
Skaberen af den revolutionære ekspanderende model af universet, A. A. Fridman (USSR) byggede sin teori på grundlag af de ligninger, der karakteriserer den generelle relativitetsteori. Ganske vist var den almindeligt anerkendte mening i datidens videnskabelige verden den statiske natur af vores verden, så der blev ikke taget den nødvendige opmærksomhed på hans arbejde.
Et par år senere gjorde astronomen Edwin Hubble en opdagelse, der bekræftede Friedmans ideer. Fjernelsen af galakser fra den nærliggende Mælkevej er blevet opdaget. Samtidig er det faktum, at deres bevægelseshastighed er proportional med afstanden mellem dem og vores galakse, blevet uigendrivelig.
Denne opdagelse forklarer stjerners og galaksers konstante "tilbagetrækning" i forhold til hinanden, hvilket fører til konklusionen omudvidelse af universet.
Endelig blev Friedmans konklusioner anerkendt af Einstein, senere nævnte han fordelene ved den sovjetiske videnskabsmand som grundlæggeren af hypotesen om universets udvidelse.
Det kan ikke siges, at der er modsætninger mellem denne teori og den generelle relativitetsteori, men med udvidelsen af universet må der have været en indledende impuls, der fremkaldte spredning af stjerner. I analogi med eksplosionen blev ideen kaldt "Big Bang".
Stephen Hawking og det antropiske princip
Resultatet af Stephen Hawkings beregninger og opdagelser var den antropocentriske teori om universets oprindelse. Dens skaber hævder, at eksistensen af en planet, der er så godt forberedt til menneskeliv, ikke kan være tilfældig.
Stephen Hawkings teori om universets oprindelse sørger også for gradvis fordampning af sorte huller, deres tab af energi og udsendelse af Hawking-stråling.
Som et resultat af søgningen efter beviser blev mere end 40 karakteristika identificeret og verificeret, hvis overholdelse er nødvendig for udviklingen af civilisationen. Den amerikanske astrofysiker Hugh Ross estimerede sandsynligheden for en sådan utilsigtet tilfældighed. Resultatet var tallet 10-53.
Vores univers omfatter en billion galakser, hver 100 milliarder stjerner. Ifølge videnskabsmænds beregninger skulle det samlede antal planeter være 1020. Dette tal er 33 størrelsesordener mindre end det tidligere beregnede. Derfor kan ingen af planeterne i alle galakser kombinere forhold, der ville være egnede til spontan dannelse.liv.
The Big Bang Theory: Fremkomsten af universet fra en ubetydelig partikel
Forskere, der støtter big bang-teorien, deler hypotesen om, at universet er resultatet af et grand bang. Teoriens hovedpostulat er påstanden om, at før denne begivenhed var alle elementer i det nuværende univers indesluttet i en partikel, der havde mikroskopiske dimensioner. Mens de var inde i det, var elementerne karakteriseret ved en enestående tilstand, hvor indikatorer som temperatur, tæthed og tryk ikke kunne måles. De er uendelige. Stof og energi i denne tilstand påvirkes ikke af fysikkens love.
Årsagen til eksplosionen, som fandt sted for 15 milliarder år siden, kaldes den ustabilitet, der opstod inde i partiklen. Spredte små elementer markerede begyndelsen på den verden, vi kender i dag.
I begyndelsen var universet en tåge dannet af bittesmå partikler (mindre end et atom). Så, når de blev kombineret, dannede de atomer, som tjente som grundlag for stjernegalakser. At besvare spørgsmål om, hvad der skete før eksplosionen, samt hvad der forårsagede den, er de vigtigste opgaver for denne teori om universets oprindelse.
Tabellen afbilder skematisk stadierne af universets dannelse efter big bang.
| Universets tilstand | Tidslinje | Forventet temperatur |
| Ekspansion (inflation) | Fra 10-45til10-37 sekunder | Mere1026K |
| Kvarker og elektroner vises | 10-6 c | Over 1013 K |
| Protoner og neutroner dannes | 10-5 c | 1012K |
| Helium-, deuterium- og lithiumkerner dannes | Fra 10-4 fra til 3 min. | Fra 1011 til 109 K |
| Atomer dannet | 400 tusind år | 4000 K |
| Gasskyen fortsætter med at udvide | 15 millioner år | 300 K |
| De første stjerner og galakser er født | 1 milliard år | 20 K |
| Eksplosioner af stjerner fremkalder dannelsen af tunge kerner | 3 milliarder år | 10 K |
| Stjernernes fødselsproces stopper | 10-15 milliarder år | 3 K |
| Alle stjerners energi er opbrugt | 1014 år | 10-2 K |
| Sorte huller er udtømte, og elementærpartikler er født | 1040 år | -20 K |
| Fordampning af alle sorte huller ender | 10100 år | Fra 10-60 til 10-40 K |
Som det fremgår af ovenstående data, fortsætter universet med at udvide sig og afkøles.
Den konstante stigning i afstanden mellem galakser er hovedpostulatet: hvad der adskiller big bang-teorien. Fremkomsten af universet på denne måde kan bekræftes af de fundne beviser. Der er også grundlag forafslag.
Teoriens problematik
I betragtning af at big bang-teorien ikke er bevist i praksis, er det ikke overraskende, at der er flere spørgsmål, som den ikke er i stand til at besvare:
-
Singularitet. Dette ord betegner universets tilstand, komprimeret til et enkelt punkt. Problemet med big bang-teorien er umuligheden af at beskrive de processer, der foregår i stof og rum i en sådan tilstand. Den generelle relativitetslov gælder ikke her, så det er umuligt at lave en matematisk beskrivelse og ligninger til modellering.
Den grundlæggende umulighed i at få svar på spørgsmålet om universets begyndelsestilstand miskrediterer teorien fra selve begyndelsen. Hendes faglitterære udstillinger har en tendens til at udviske eller kun nævne denne kompleksitet i forbifarten. For forskere, der arbejder på at skabe et matematisk grundlag for big bang-teorien, er denne vanskelighed imidlertid anerkendt som en stor hindring.
- Astronomi. På dette område står big bang-teorien over for, at den ikke kan beskrive processen med galaksers oprindelse. Baseret på moderne versioner af teorier er det muligt at forudsige, hvordan en homogen gassky fremstår. Samtidig burde dens massefylde nu være omkring et atom pr. kubikmeter. For at få noget mere kan man ikke undvære at justere universets begyndelsestilstand. Manglen på information og praktisk erfaring på dette område bliver alvorlige hindringer for yderligere modellering.
Der er også en uoverensstemmelse med hensyn til beregnetmassen af vores galakse og data opnået ved at studere hastigheden af dens tiltrækning til Andromeda-galaksen. Tilsyneladende er vægten af vores galakse ti gange større end tidligere antaget.
Kosmologi og kvantefysik
I dag er der ingen kosmologiske teorier, der ikke ville være baseret på kvantemekanik. Den omhandler trods alt beskrivelsen af atomare og subatomære partiklers adfærd. Forskellen mellem kvantefysik og klassisk fysik (uddybet af Newton) er, at sidstnævnte observerer og beskriver materielle objekter, mens førstnævnte forudsætter en udelukkende matematisk beskrivelse af selve observationen og målingen. For kvantefysikken er materielle værdier ikke genstand for forskning, her er iagttageren selv en del af den situation, der undersøges.
Baseret på disse funktioner har kvantemekanikken svært ved at beskrive universet, fordi observatøren er en del af universet. Men når vi taler om universets fremkomst, er det umuligt at forestille sig udenforstående. Forsøg på at udvikle en model uden deltagelse af en ekstern observatør blev kronet med kvanteteorien om universets oprindelse af J. Wheeler.
Dens essens er, at der på hvert tidspunkt af tiden sker en opdeling af universet og dannelsen af et uendeligt antal kopier. Som et resultat kan hvert af de parallelle universer observeres, og observatører kan se alle kvante alternativer. Samtidig er den originale og nye verden ægte.
Inflationsmønster
Den hovedopgave, som inflationsteorien er designet til at løse, er ved at blivesøg efter svar på spørgsmål, der er efterladt uudforsket af big bang-teorien og ekspansionsteorien. Nemlig:
- Hvorfor udvider universet sig?
- Hvad er big bang?
Til dette formål sørger den inflationære teori om universets oprindelse for ekstrapolering af ekspansionen til nulpunktet i tiden, konklusionen af hele universets masse på et tidspunkt og dannelsen af et kosmologisk singularitet, som ofte omtales som big bang.
Det er indlysende irrelevansen af den generelle relativitetsteori, som ikke kan anvendes i øjeblikket. Som følge heraf kan kun teoretiske metoder, beregninger og deduktioner anvendes til at udvikle en mere generel teori (eller "ny fysik") og løse problemet med den kosmologiske singularitet.
Nye alternative teorier
På trods af succesen med den kosmiske inflationsmodel, er der videnskabsmænd, der er imod den og kalder den uholdbar. Deres hovedargument er kritik af de løsninger, som teorien foreslår. Modstandere hævder, at de resulterende løsninger efterlader nogle detaljer mangler, med andre ord, i stedet for at løse problemet med begyndelsesværdier, dækker teorien dem kun dygtigt.
Alternativ er flere eksotiske teorier, hvis idé er baseret på dannelsen af begyndelsesværdier før big bang. Nye teorier om universets oprindelse kan kort beskrives som følger:
- Strengteori. Dens tilhængere foreslår, ud over de sædvanlige fire dimensioner af rum og tid, at indføre yderligere dimensioner. De kunne spille en rolletidlige stadier af universet, og i øjeblikket være i en komprimeret tilstand. Ved at besvare spørgsmålet om årsagen til deres komprimering giver forskere et svar, der siger, at egenskaben ved superstrenge er T-dualitet. Derfor "vikles" strengene på yderligere dimensioner, og deres størrelse er begrænset.
- Klidteori. Det kaldes også M-teori. I overensstemmelse med dets postulater er der ved begyndelsen af universets dannelse en kold statisk femdimensionel rumtid. Fire af dem (rumlige) har restriktioner eller vægge - tre-braner. Vores rum er en af væggene, og den anden er skjult. Den tredje tre-brane er placeret i firedimensionelt rum, den er begrænset af to grænsebraner. Teorien betragter en tredje brane, der kolliderer med vores og frigiver en stor mængde energi. Det er disse forhold, der bliver gunstige for fremkomsten af et big bang.
Cykliske teorier benægter det unikke ved big bang og hævder, at universet går fra en tilstand til en anden. Problemet med sådanne teorier er stigningen i entropi ifølge termodynamikkens anden lov. Følgelig var varigheden af de foregående cyklusser kortere, og stoffets temperatur var væsentligt højere end under big bang. Sandsynligheden for, at dette sker, er ekstremt lav
Uanset hvor mange teorier der er om universets oprindelse, har kun to af dem bestået tidens prøve og overvundet problemet med stadigt stigende entropi. De er udviklet af forskerne Steinhardt-Turok og Baum-Frampton.
Disse relativt nye teorier om universets oprindelse blev fremsat i 80'erne af forrige århundrede. De har mange følgere, der udvikler modeller baseret på det, leder efter beviser for validitet og arbejder på at løse uoverensstemmelser.
strengteori
En af de mest populære blandt teorien om universets oprindelse er strengteori. Før du går videre til beskrivelsen af hendes idé, er det nødvendigt at forstå begreberne for en af de nærmeste konkurrenter, standardmodellen. Det antager, at stof og interaktioner kan beskrives som et bestemt sæt partikler, opdelt i flere grupper:
- Quarks.
- Leptons.
- Bosons.
Disse partikler er i virkeligheden universets byggesten, da de er så små, at de ikke kan opdeles i komponenter.
Et karakteristisk træk ved strengteori er påstanden om, at sådanne klodser ikke er partikler, men ultramikroskopiske strenge, der vibrerer. På samme tid, oscillerende ved forskellige frekvenser, bliver strengene analoger af forskellige partikler beskrevet i standardmodellen.
For at forstå teorien bør man indse, at strenge ikke er en hvilken som helst materie, de er energi. Derfor konkluderer strengteori, at alle universets elementer er lavet af energi.
Ild er en god analogi. At se på det giver indtryk af dets væsentlighed, men det kan ikke røres.
Kosmologi for skolebørn
Teorier om universets oprindelse studeres kort i skoler til astronomitimer. For studerendebeskriv de vigtigste teorier om, hvordan vores verden blev dannet, hvad der sker med den nu, og hvordan den vil udvikle sig i fremtiden.
Formålet med lektionerne er at gøre børn bekendt med arten af dannelsen af elementære partikler, kemiske grundstoffer og himmellegemer. Teorier om universets oprindelse for børn reduceres til en præsentation af big bang-teorien. Lærere bruger visuelt materiale: dias, tabeller, plakater, illustrationer. Deres hovedopgave er at vække børns interesse for den verden, der omgiver dem.
