Что было до вселенной и откуда она возникла?

Основные теории происхождения Вселенной

Большой взрыв не единственное современное представление о происхождении и эволюции Вселенной. Научный мир знает множество теорий возникновения мира, основными из которых являются:

• Теория струн. Ее основное утверждение
  заключается в том, что все существующее состоит из мельчающих энергетических
  нитей. Такие квантовые струны могут растягиваться, искривляться и располагаться
  в любых направлениях, что делает космическое пространство многомерным. И каждое
  из этих измерений имеет свою эволюционную стадийность.
• Теория стационарной Вселенной. По этой
  версии, в расширяющемся пространстве космоса постоянно возникает новая материя,
  что делают всю систему стабильной. Идея была популярна в середине 20-го века,
  но после открытия и изучения реликтового излучения у нее практически не
  осталось сторонников.

Не исключено, что все
предположения о возникновении мироздания, признанные сейчас в научном мире, не
будут опровергнуты в будущем. И чем дальше и дольше человечество исследует
космические просторы, тем больше новых ответов и вопросов оно находит.

Как появилась Вселенная?

Вопрос о том, как появилась Вселенная, всегда волновал людей. Это и не удивительно, ведь каждому хочется знать свои истоки. Над этим вопросом уже несколько тысячелетий бьются ученые, священники и писатели. Этот вопрос будоражит умы не только специалистов, но и каждого простого человека. Однако сразу стоит сказать, что стопроцентного ответа на вопрос о том, как появилась Вселенная, нет. Есть только теория, которую поддерживает большинство ученых.

Вот ее мы и разберем.

Поскольку все, что окружает человека, имеет свое начало, то не удивляет тот факт, что с древних времен человек пытался найти начало Вселенной. У человека эпохи Средневековья ответ на этот вопрос был достаточно прост – Вселенную создал Бог. Однако с развитием науки ученые начали подвергать сомнению не только вопрос о Боге, но и вообще о том, что Вселенная имеет начало.

В 1929 году благодаря американскому астроному Хабблу ученые вернулись к вопросу о корнях Вселенной. Дело в том, что Хаббл доказал, что галактики, из которых состоит Вселенная, постоянно двигаются. Кроме движения они еще и могут увеличиваться, а значит, увеличивается и Вселенная. А если она растет, выходит так, что был когда-то этап старта этого роста. А это означает, что у Вселенной есть начало.

Чуть позже уже британский астроном Хойл выдвинул сенсационную гипотезу: Вселенная возникла в момент Большого Взрыва. Его теория так и вошла в историю под таким названием. Суть идеи Хойла проста и сложна одновременно. Он считал, что когда-то существовал этап, который называют состоянием космической сингулярности, то есть время стояло на отметке нуль, а плотность и температура равнялись бесконечности. И в один момент случился взрыв, в результате которого нарушилась сингулярность, а следовательно плотность и температура изменились, начался рост материи, а значит время начало свой отчет. Позже сам Хойл назвал свою теорию малоубедительной, однако это не помешало ей стать самой популярной гипотезой происхождения Вселенной.

Когда случилось то, что Хойл назвал Большим Взрывом? Ученые проводили множество расчетов, в результате большинство сошлось на цифре 13,5 миллиардов лет. Именно тогда из ничего начала появляться  Всего за долю секунды Вселенная приобрела размер меньше атома, и процесс разрастания был запущен. Ключевую роль сыграла гравитация. Самое интересное, что если бы она была чуть сильнее, то ничего бы не возникло, максимум черная дыра. А если бы гравитация была немного слабее, то ничего бы не возникло вообще.
Через несколько секунд после Взрыва температура во Вселенной немного уменьшилась, что дало толчок созданию вещества и антивещества. В результате начали появляться атомы. Так Вселенная перестала быть однотонной. Где-то атомов было больше, где-то меньше. В одних частях было горячее, в других температура была ниже. Атомы начали сталкиваться друг с другом, образовывая соединения, затем новые вещества, а позже тела. Часть объектов обладала большой внутренней энергией. Это были звезды. Они начали собирать вокруг себя (благодаря силе притяжения) другие тела, которые мы называем планетами. Так возникли системы, одной из которых является наша Солнечная.

Как видим, теория Большого Взрыва является на сегодняшний момент самой убедительной среди всех версий происхождения Вселенной. Однако она не дает ответ на вопрос о причине возникновения Большого Взрыва. Над этим вопросом ученым еще предстоит поработать.

Вселенская инфляция

Речь не об обесценивании денег. Понятие инфляция происходит от латинского слова, в переводе означающего «вздутие». И если в экономике оно означает увеличение массы денег, находящихся в обращении, в космологии им обозначают начальную стадию расширения Вселенной.

В этот период температуры достигали невероятно высоких значений — чтобы только записать число градусов, пришлось бы воспользоваться единицей с 28 нулями, стремительно увеличивался объем пространства, а энергия в единице объема оставалась постоянной.

Для инфляционного расширения потребовался ничтожный промежуток времени — настолько ничтожный, что оно стало бы просто невозможным, если бы давление в «новорожденной» среде имело положительное значение.

Однако оно, согласно расчетам специалистов, было отрицательным — такое явление в обычных условиях не может существовать ни в газах, ни в жидкостях.

И представить его себе крайне трудно — при отрицательном давлении обычная гравитация, которую мы в обиходе называем «притяжением», вызывает отталкивание, что приводит к взрывоподобному расширению. Это и есть «инфляция», или «вздутие».

Никому не приходит в голову искать начало у геометрической прямой

Так что во многом благодаря самому существованию теорий возникновения Вселенной мы можем быть уверены, что вечность реальна, иначе бы и теорий этих не было, они были бы просто бессмысленны. А раз вечность реальна и реальна конечная Вселенная, значит реально и нечто вечное, некая вечная сущность, которая, будучи вечной, не имеет ни начала ни конца и которая была причиной конечной Вселенной. Вечное освобождается от поиска причины именно в силу его природы. Никому же не приходит в голову искать начало у геометрической прямой или найти самое большое число! Задать вопрос «Откуда взялось вечное?» также бессмысленно, как задавать вопрос: «Где начало у прямой?». Очевидно, что вечное не нуждается в причине и не имеет ни начала ни конца.

Поэтому самый правильный и очевидный ответ на вопрос: «Откуда взялась Вселенная?» это то, что она, будучи, конечной, имеет вечную Первопричину, которая по своей природе нематериальна, не ограничена законами природы так, как материя. Всё элементарно и просто.

Я намеренно не говорю, что эта Первопричина и есть Бог, хотя и пишу слово «Первопричина» с большой буквы, ибо сам я уверен, что это вечно сущий Бог, но исходя из того что мы имеем дело с вечной сущностью, еще нельзя утверждать что это именно Бог. Пока обойдемся тем, что у всего конечного, у Вселенной вообще есть начало и причина в вечной Первопричине, природа которой заключается в том, что она не есть материальной в том смысле, в котором мы рассматриваем известную нам материю.

Интересно о Мироздании

Инфографика «Вселенная»

Посмотреть в большом разрешении Сущность Вселенной пытались понять пытливые умы еще на заре человечества. Однако полноценно объяснить ее основы астрономическая наука по-прежнему не может. Даже имея впечатляющий арсенал необходимых методов исследования, и накопив огромнейшее количество исходного материала. Понятию «Вселенная» все еще не дано точного определения. В широчайшем смысле – это пространство, доступное для анализа и познания в настоящий момент или в ближайшем будущем. Ведь каждое наблюдение, совершаемое в мире (физика – за строением атома, метеоролога – за погодой, ребенка – за собакой, астронома – за далекими звездами), можно приравнять к исследованию Вселенной. Ее бесконечную площадь заполняет атомарное вещество, из которого сформировались все космические объекты: черные дыры, различные типы галактик, туманности, скопления и звездные системы. Свободное пространство космоса (вакуум) – это также некое вещество, но оно пребывает в максимально разреженном состоянии. Согласно подтвержденным исследованиям Вселенная приумножает свои размеры, расширяясь с увеличивающейся скоростью.

Будущее Вселенной

Наше мироздание началось с маленькой точки. Быстрое развитие и расширение границ привело к образованию необъятных космических просторов. Но, будет ли остановлено расширение? Возможен ли обратный вариант развития, то есть сжатия в ту же исходную плотную точку?

Модели будущего Вселенной

В 1990-х годах, специалисты пришли к выводу, что реальны два варианта будущего Вселенной.

“Сжатие” космических просторов возможно! При достижении максимальных размеров, она может разрушиться. Плотность черной материи может достичь критических показателей, из-за чего будет сжиматься.

Также, существует предположение, что причиной разрушения мироздания могут стать черные дыры. Все звездные скопления могут прекратить передачу энергии и преобразоваться в черные дыры. Если температура космического пространства приблизиться к нулю, возможно их испарение. В результате чего, все разрушиться и наступит логичный конец.

Насколько велика Вселенная?

Всякий, кто хоть что-то знает о Вселенной, ответит не задумываясь: «Ужасно велика!» А вот ученые так быстро и определенно ответить не берутся.

Мы привыкли к тому, что у любого объекта есть размер. Иногда его не так легко определить, но он есть. Есть размер у атома, живой клетки, человека, Земли, любой планеты, Солнечной системы. Мы можем заглянуть в справочники и найти все эти цифры. Но, открывая справочник на слове «Вселенная», видим, к удивлению, что ее размер не указан. Это потому, что Вселенная — объект, который не укладывается в обычные житейские представления. Но люди об этом обычно не задумываются. Чаще под влиянием фантастов и околонаучных энтузиастов интереснее поразмышлять об иных мирах и пришельцах из них. А между тем в последние десятилетия ученые наблюдают настоящую революцию в понимании устройства Вселенной. Это гораздо более крупное изменение представлений о строении окружающего нас мира, чем осознание человечеством того, что Земля — это шар.

Еще несколько десятков лет назад Вселенную считали бесконечной. Так думали потому, что нигде не заметно никаких признаков ее границ. Например, в наши дни через телескопы можно рассмотреть объекты, находящиеся на расстоянии 28 млрд световых лет, но границ так и не видно.

Ученые считают, что юная Вселенная была плотным сгустком вещества с высокой температурой и давлением, которое расширялось с момента Большого взрыва до наших дней и продолжает расширяться

Однако эти взгляды пришлось изменить, когда в 1929 году 40-летний американский астроном Эдвин Хаббл открыл, что галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними. Из теоретических работ Альберта Эйнштейна и советского физика Александра Фридмана следовало, что Вселенная должна изменяться во времени. Таким образом, открытие Хаббла способствовало перевороту в науке: вместо вечной и неизменной мы получили расширяющуюся, эволюционирующую Вселенную, возникшую миллиарды лет назад.

Новые представления породили новые идеи и исследования. Их результаты привели к модели образования Вселенной в результате Большого взрыва, который произошел, по разным оценкам, от 13 до 17 млрд лет назад. С этого момента начало существовать и отсчитываться время. В результате взрыва образовались частицы, из них — вещество, а из него уже формировались звезды и планеты.

В нынешнем состоянии Вселенная по форме похожа на футбольный мяч, состоящий из 12 пятиугольников, плотно подогнанных друг к другу. Внутри него находятся все известные нам объекты, включая нас самих. Диаметр «мяча» составляет, по разным оценкам, от 60 до 80 млрд световых лет. (Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год. Это примерно 10 000 млрд километров.) Считается, что «мяч» еще какое-то время будет расширяться, а потом начнется обратный процесс, так что общий цикл от начала до конца займет около 40 млрд световых лет.

Ученые полагают, что звезды и другие объекты Вселенной продолжают отдаляться друг от друга, двигаясь благодаря силе, которую придал им Большой взрыв

Некоторые модели, с помощью которых описываются процессы возникновения и эволюции Вселенной, предполагают, что вселенные могут возникать при высокоэнергетическом взаимодействии элементарных частиц. В этих моделях макромир и микромир оказываются взаимосвязанными. Из этого следует, что вселенных может быть много.

Конечно, и из-за гигантских отрезков времени, и из-за дистанций это никак не затрагивает нашу жизнь. Но это формирует наши представления об окружающем мире. И восхищает то, что люди на уютной планете Земля за свою короткую по космическим масштабам жизнь и историю своим разумом, страстью и упорством проникают в такие удивительные тайны мироздания. Этим можно гордиться.

Война материи и антиматерии

Группа ученых из Японии опубликовала исследование в журнале Nature об обнаружении фундаментальных частиц, которые могут отвечать за неравномерное распределение материи и антиматерии во Вселенной. Согласитесь, было бы логично предположить, что если бы при рождении Вселенной появилось одинаковое количество частиц и античастиц, то они бы просто уничтожили друг друга. В таком случае нас с вами и космоса как такового не существовало бы. Но мы существуем, а значит, этого не произошло.

Как полагают авторы исследования, существование Вселенной оказалось возможным потому, что вещество немного превысило количество антивещества. Грубо говоря, всего одна частица на миллиард пар частица-античастица изменила все. Это нарушение симметрии между материей и антиматерией называется барионной асимметрией. Благодаря огромному протонному ускорителю и 9 годам изучения данных о проведенных экспериментах, ученые смогли раскрыть самое убедительное на сегодня доказательство того, что причиной асимметрии стало поведение нейтрино – субатомных частиц, огромный выброс которых произошел во время Большого взрыва. Когда нейтрино в конце концов распались, то согласно этой теории образовали больше побочных продуктов материи, чем антиматерии.

Причина, по которой во Вселенной больше материи чем антиматерии интересует ученых почти 100 лет

Все дело в том, что нейтрино намного легче кварков и проходят сквозь космос практически не останавливаясь для взаимодействия с чем-либо вообще. Но так как существуют материя и антиматерия, существуют как обычные нейтрино, о которых мы знаем, так и чрезвычайно тяжелые нейтрино. Эти частицы настолько гигантские, что могли быть созданы только из огромных энергий и температур, присутствующих сразу после Большого Взрыва, когда Вселенная была очень горячей и плотной.

Неизбежный распад этих частиц на более мелкие и более стабильные виды, мог привести к чуть большему количеству материи, чем побочные продукты антиматерии, что и привело бы к существующему устройству нашей Вселенной, – пишет Scientific American.

Мираж четырехмерной черной дыры

Исследование, проведенное группой исследователей в 2013 году, предположило, что наша Вселенная могла возникнуть из обломков, выброшенных из коллапсировавшей четырехмерной звезды или черной дыры.

По мнению космологов, участвовавших в исследовании, одно из ограничений теории Большого взрыва — объяснение температурного равновесия, обнаруженного во Вселенной.

Хотя большинство ученых согласны с тем, что инфляционная теория дает адекватное объяснение того, как маленький участок с однородной температурой быстро расширится и превратится во Вселенную, которую мы наблюдаем сегодня, группа сочла это неправдоподобным в силу хаотичной природы Большого взрыва.

Для решения этой проблемы команда предложила модель космоса, в которой наша трехмерная Вселенная является мембраной и плавает внутри четырехмерной «объемной вселенной». Они утверждали, что если в четырехмерной «объемной вселенной» есть четырехмерные звезды, то, скорее всего, они обрушатся в четырехмерные черные дыры. Эти четырехмерные черные дыры будут иметь трехмерный горизонт событий (точно так же, как трехмерные имеют двухмерный горизонт событий), который они назвали «гиперсферой».

Когда команда смоделировала коллапс 4-D звезды, они обнаружили, что выброшенные обломки умирающей звезды, скорее всего, образуют 3-D мембрану вокруг этого 3-мерного горизонта событий. Наша Вселенная могла бы быть одной из таких мембран.

Модель «четырехмерной черной дыры» космоса действительно объясняет, почему температура во Вселенной почти равномерна. Она также может дать ценную информацию о том, что именно спровоцировало космическую инфляцию через несколько секунд после ее возникновения. Однако недавнее наблюдение, проведенное спутником Planck ЕКА, выявило небольшие вариации температуры космического микроволнового фона (CMB). Эти спутниковые показания отличаются от предложенной модели примерно на четыре процента.

Эра черных дыр.

Единственными объектами во Вселенной остались черные дыры. Но они не вечны и испаряются, излучая с поверхности очень малую энергию в виде фотонов и элементарных частиц. Скорость излучения зависит от кривизны поверхности, т.е от размера и массы черной дыры.

Излучение для черной дыры с массой Солнца крайне мало и со временем ускоряется и заканчивается вспышкой гамма-излучения. Такая черная дыра имеет поверхностную температуру порядка 10-7К и сможет просуществовать 1065 лет. Черная дыра с массой крупной галактики имеет поверхностную температуру порядка 10-18 К и для испарения требуется 1098-10100 лет.

Откуда во Вселенной взялась жизнь?

Космическое пространство — это главная химическая фабрика, которая начала свою работу сразу после Большого Взрыва. Три самых легких элемента — литий, гелий и водород, а также остальные 92 элемента, встречающиеся в природе, создали звезды, в том числе весь без исключения углерод, кальций и фосфор, присутствующий во всех живых организмах на Земле. Когда звезды умирают, они выбрасывают в космос львиную долю своей массы и наделяют ближайшие к ним газовые облака набором атомов, которые в будущем обогатят следующее поколение звезд. Таким образом, все люди, планеты и луны не существовали бы, если бы не останки израсходованных звезд. Это также говорит нам о том, что для возникновения жизни не нужны редкие ингредиенты.

Жизнью на Земле мы обязаны взрывам сверхновых звезд

В космосе пять первых мест по распределению занимают водород, гелий, кислород, углерод и азот. Взаимодействуя между собой, эти элементы позволили создать главные составляющие жизни на Земле. Но космос для молекул, которые обитают в массивных облаках, обволакивающих звезды, место не самое благоприятное. Постоянные скачки температуры, взрывы сверхновых и ультрафиолетовое излучение от ближайших ярких звезд способны разрушить молекулы. Для того чтобы выжить и войти в состав крупиц космической пыли а потом комет, астероидов, планет и людей молекулы должны обитать в относительно спокойных и укрытых от посторонних воздействий областях. Более того, чтобы на свет появились сложные молекулы, необходимо еще и время.

Наиболее известными сложными молекулами являются гликольальдегид (углеводород), аденин и глицин. Эти и им подобные ингредиенты необходимы для возникновения привычной для нас жизни и встречаются, несомненно, не только на Земле. Обилие химических элементов во Вселенной может породить жизнь и на других планетах. При этом такие планеты Солнечной системы как Юпитер, Сатурн и его спутник Титан чрезвычайно богаты химическими элементами. В 2005 году космический зонд “Гюйгенс” совершил посадку на Титан, благодаря чему мы знаем, что химическая обстановка на самой большой луне Сатурне в некотором смысле напоминает обстановку на молодой Земле. Именно по этой причине многие астробиологи считают Титан своего рода лабораторией по изучению прошлого нашей планеты. Таким образом, сегодня разговоры о жизни на других планетах перестали быть прерогативой сумасшедших. К тому же, современные исследования особо выносливых организмов — например тихоходок — показывают, что жизнь не знает границ и никакие преграды ей не страшны. Чтобы найти жизнь за пределами нашей планеты ученые должны разбираться не только в астрофизике, химии и биологии, но и в геологии и планетологии, ведь они ищут потенциально обитаемые планеты повсюду.

Познание реликтового излучения

Карта реликтового излучения со спутника Plank

Отголосок энергии Большого взрыва, ставший фоновым излучением, стабильно фиксируется в космическом пространстве. Его причисляют к спектру абсолютно черного тела. Из-за грандиозного расширения Вселенной первоначальная температура потока ее частиц опустилась до абсолютного нуля и составляет 2,720 К. Впервые подобное излучение заметили в 1941 году, а в 1948 году его наличие уверенно предполагали ученые, создавшие теорию Большого взрыва. Они смогли примерно вычислить и его температурные параметры. В 1965, при помощи экспериментального прибора, Пензиас и Вильсон установили температуру реликтового излучения.

Интерактивная карта реликтового излучения

Имеет место версия, что своим возникновением реликтовое излучение обязано моменту рождения простейшего атома – водорода. До этой фазы истории Вселенной оно помещалось внутри особого вещества – плазмы с высочайшей плотностью. Астрономы наблюдают реликтовое излучение благодаря специальному устройству телескопов, установленных в Антарктиде, а также радиотелескопов. Стоит отметить, что его анализ является трудной, но интересной и полезной задачей для современной науки.

Покатай меня, большая черепаха!

Мифологема плавающей в безбрежном океане мировой черепахи, на спине которой покоится Земля, встречается у народов Древней Индии и Древнего Китая, в преданиях коренного населения Северной Америки. В разных вариантах мифа о гигантских «поддерживающих животных» упоминаются слон, змея и кит.

Космологические представления греков

Греческие философы заложили астрономические представления, которыми мы пользуемся и сегодня. Разные философы их школы имели свою точку зрения на модель мироздания. В большинстве своём они придерживались геоцентрической системы мира.

Геоцентризм — это убеждение, что неподвижная Земля находится в центре мироздания, а Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неё.

Масштабную энциклопедию астрономических и математических знаний создал Птолемей. Описанная им геоцентрическая система мира была наиболее общепризнанной до коперниканского переворота в эпоху Возрождения. Аристотель также считал, что Земля неподвижна, указывая, что небесные тела прикреплены к твёрдым «небесным сферам».

Некоторые представители пифагорейской школы полагали, что и, Солнце, и Луна и планеты вращаются вокруг Центрального Огня, Гестии. Такую модель называют пироцентрической.

Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему мира, согласно которой Солнце — центральное небесное тело, а также предположил, что Земля меньше Солнца. Однако идея о том, что центр космоса — Земля, была популярна ещё долго.

Средневековая астрономия

В своих представлениях мыслители европейского средневековья опирались на работы античных философов, принимали системы Птолемея и Аристотеля. Главной концепцией мира оставался геоцентризм, средневековыми философами дополнялось и расширялось представление о небесных сферах. При этом античная мудрость дополнялась христианскими воззрениями.

На представления о мире основное влияние оказывала Церковь, а источниками знаний были монастыри.

Мир на средневековых изображениях — это мир глазами Бога. Все существующие вещи имеют глубокий духовный смысл. Большое развитие получает учение Платона о вещах и идеях, согласно которому все явления и объекты земного мира — это частные проявления божественных идей из горнего мира.

Для европейской средневековой миниатюры и скульптуры не важны пропорции и перспектива — важны символы и значения. Здесь могут одновременно происходить события из прошлого и будущего, а христианская символика пронизывает всё вокруг.

Подробнее об этом: Умберто Эко, «Искусство и красота в средневековой эстетике»

Теории Ренессанса

На протяжении сотен лет средневековая живопись оставалась плоской. И вдруг за очень краткий период Ренессанса стала объёмной. Это тесно связано с мировоззренческим подходом: мир стали изображать так, как он видится человеку, появилось учение о перспективе. Методы наблюдения за природой развивались и создавали всё более полную картину мира.

Похожие записи:

Огненные знаки зодиака: овен, лев, стрелец Гороскоп на сегодня для девушки знака рыбы Ломоносов, михаил васильевич Быстрый полет Значения символов во время гадания на кофейной гуще Рыцарь мечей — значение карты таро