Qanday qilib u cheksiz ko'rinadigan makonga aylandi? Va millionlab va milliardlab yillar o'tgach, u nima bo'ladi? Bu savollar faylasuflar va olimlarning ongini qiynab kelgan (va azob berishda davom etmoqda), shekilli, qadim zamonlardan beri ko'plab qiziqarli va ba'zan aqldan ozgan nazariyalarni keltirib chiqardi.

Bugungi kunda ko'pchilik astronomlar va kosmologlar, biz bilganimizdek, koinot nafaqat materiyaning asosiy qismini yaratgan, balki asosiy fizik qonunlarning manbai bo'lgan ulkan portlashning natijasi ekanligi haqida umumiy kelishuvga kelishdi. bizni o'rab turgan mavjud. Bularning barchasi katta portlash nazariyasi deb ataladi.

Katta portlash nazariyasining asoslari nisbatan oddiy. Shunday qilib, qisqasi, unga ko'ra, koinotda mavjud bo'lgan va hozir mavjud bo'lgan barcha materiya bir vaqtning o'zida - taxminan 13,8 milliard yil oldin paydo bo'lgan. O'sha paytda barcha materiya cheksiz zichlik va haroratga ega bo'lgan juda ixcham mavhum to'p (yoki nuqta) shaklida mavjud edi. Bu holat yakkalik deb ataldi. To'satdan, o'ziga xoslik kengaya boshladi va biz bilgan koinotni tug'di.

Shuni ta'kidlash kerakki, katta portlash nazariyasi koinotning paydo bo'lishi bo'yicha taklif qilingan ko'plab gipotezalardan biridir (masalan, statsionar olam nazariyasi ham bor), lekin u eng keng e'tirof va mashhurlikka erishdi. U nafaqat barcha ma'lum bo'lgan materiyaning manbasini, fizika qonunlarini va koinotning katta tuzilishini tushuntiradi, shuningdek, olamning kengayish sabablarini va boshqa ko'plab jihatlar va hodisalarni tasvirlaydi.

Katta portlash nazariyasidagi voqealar xronologiyasi.

Olimlar koinotning hozirgi holati haqidagi bilimlarga asoslanib, hamma narsa cheksiz zichlik va chekli vaqtga ega bo'lgan bir nuqtadan boshlangan bo'lishi kerak, degan nazariyani ilgari suradilar. Dastlabki kengayishdan so'ng, nazariyaga ko'ra, koinot subatomik zarralar va keyinchalik oddiy atomlarning paydo bo'lishiga imkon beruvchi sovutish bosqichidan o'tdi. Keyinchalik bu qadimgi elementlarning ulkan bulutlari tortishish kuchi tufayli yulduzlar va galaktikalarni hosil qila boshladi.

Bularning barchasi, olimlarning fikriga ko'ra, taxminan 13,8 milliard yil oldin boshlangan va shuning uchun bu boshlang'ich nuqtasi koinotning yoshi hisoblanadi. Turli nazariy printsiplarni o'rganish, zarracha tezlatgichlari va yuqori energiya holatlarini o'z ichiga olgan tajribalar o'tkazish va koinotning uzoq qismlarida astronomik tadqiqotlar o'tkazish orqali olimlar katta portlashdan boshlangan va oxir-oqibat koinotga olib kelgan voqealar xronologiyasini aniqladilar va taklif qildilar. hozir sodir bo'layotgan kosmik evolyutsiya holati.

Olimlarning fikricha, koinotning paydo bo'lishining eng qadimgi davrlari - katta portlashdan keyin 10-43 dan 10-11 soniyagacha davom etishi - hali ham bahs va munozara mavzusi. Diqqat! Agar biz hozir bilgan fizika qonunlari o‘sha davrda mavjud bo‘lmasligini hisobga olsak, bu dastlabki koinotdagi jarayonlar qanday tartibga solinganligini tushunish juda qiyin. Bundan tashqari, o'sha paytda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan energiya turlaridan foydalangan holda tajribalar hali o'tkazilmagan. Qanday bo'lmasin, koinotning paydo bo'lishi haqidagi ko'plab nazariyalar, oxir-oqibat, bir vaqtning o'zida hamma narsa boshlangan boshlang'ich nuqtasi borligiga rozi bo'ladi.

Yagonalik davri.

Plank davri (yoki Plank davri) sifatida ham tanilgan, bu koinot evolyutsiyasida ma'lum bo'lgan eng qadimgi davr sifatida qabul qilinadi. Bu vaqtda barcha moddalar cheksiz zichlik va haroratning yagona nuqtasida joylashgan edi. Olimlarning fikriga ko'ra, bu davrda gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirlarning kvant ta'siri jismoniy ta'sirlardan ustun bo'lgan va hech qanday jismoniy kuch tortishish kuchiga teng bo'lmagan.

Plank davri go'yoki 0 dan 10-43 soniyagacha davom etgan va shunday nomlangan, chunki uning davomiyligini faqat Plank vaqti bilan o'lchash mumkin. Haddan tashqari harorat va materiyaning cheksiz zichligi tufayli bu vaqt oralig'ida koinotning holati juda beqaror edi. Buning ortidan fizikaning asosiy kuchlarini yuzaga keltirgan kengayish va sovutish davrlari keldi.

Taxminan 10-43 dan 10-36 sekundgacha bo'lgan davrda koinotda o'tish temperatura holatlarining to'qnashuvi jarayoni sodir bo'ldi. Aynan shu paytda hozirgi koinotni boshqaradigan asosiy kuchlar bir-biridan ajrala boshlagan deb ishoniladi. Bu ajralishning birinchi bosqichi tortishish kuchlari, kuchli va zaif yadroviy o'zaro ta'sirlar va elektromagnetizmning paydo bo'lishi edi.

Katta portlashdan keyin taxminan 10-36 dan 10-32 sekundgacha bo'lgan davrda koinotning harorati etarlicha past bo'ldi (1028 K), bu elektromagnit kuchlar (kuchli kuch) va zaif yadro kuchining ajralishiga olib keldi. kuchsiz kuch).

Inflyatsiya davri.

Koinotda birinchi fundamental kuchlarning paydo bo'lishi bilan inflyatsiya davri boshlandi, u Plank vaqtida 10-32 soniyadan vaqtning noma'lum nuqtasiga qadar davom etdi. Aksariyat kosmologik modellar shuni ko'rsatadiki, bu davrda koinot yuqori zichlikdagi energiya bilan bir xilda to'ldirilgan va nihoyatda yuqori harorat va bosim uning tez kengayishi va sovishiga sabab bo'lgan.

Bu 10-37 soniyada, kuchlarning bo'linishiga sabab bo'lgan o'tish bosqichidan keyin koinotning eksponensial kengayishi bilan boshlandi. Xuddi shu davrda koinot bariogenez holatida edi, harorat shunchalik yuqori bo'lganki, fazoda zarrachalarning tasodifiy harakati yorug'lik tezligiga yaqin bo'lgan.

Bu vaqtda juft zarralar - antizarralar hosil bo'ladi va darhol to'qnashadi va yo'q qilinadi, bu esa zamonaviy koinotda materiyaning antimateriya ustidan hukmronligiga olib keldi, deb hisoblanadi. Inflyatsiya to'xtagandan so'ng, koinot kvark-glyuon plazmasi va boshqa elementar zarralardan iborat edi. Shu paytdan boshlab koinot sovib, materiya shakllana boshladi va birlasha boshladi.

Sovutish davri.

Koinot ichidagi zichlik va harorat kamayishi bilan har bir zarrachadagi energiya pasaya boshladi. Bu o'tish holati asosiy kuchlar va elementar zarralar hozirgi ko'rinishiga kelguniga qadar davom etdi. Zarrachalarning energiyasi bugungi kunda tajribalarda erishish mumkin bo'lgan qiymatlarga tushib qolganligi sababli, bu davrning haqiqiy mavjudligi olimlar orasida kamroq bahsli.

Masalan, olimlar katta portlashdan keyin 10-11 soniyada zarrachalarning energiyasi sezilarli darajada kamaydi, deb hisoblashadi. Taxminan 10-6 soniyada kvarklar va glyuonlar barionlar - proton va neytronlarni hosil qila boshladi. Kvarklar antikvarklardan ustun kela boshladi, bu esa o'z navbatida barionlarning antibarionlardan ustun bo'lishiga olib keldi.

Harorat endi yangi proton-antiproton juftlarini (yoki neytron-antineytron juftlarini) yaratish uchun etarli darajada yuqori bo'lmaganligi sababli, bu zarralar ommaviy ravishda yo'q qilindi, natijada asl proton va neytronlar sonining atigi 1/1010 qismi qolgan va to'liq ularning antizarralarining yo'qolishi. Shunga o'xshash jarayon katta portlashdan taxminan 1 soniya o'tgach sodir bo'ldi. Bu safar faqat "qurbonlar" elektronlar va pozitronlar edi. Ommaviy vayronagarchilikdan keyin qolgan protonlar, neytronlar va elektronlar tasodifiy harakatlarini to'xtatdi va koinotning energiya zichligi fotonlar va kamroq darajada neytrinolar bilan to'ldi.

Koinotning kengayishining dastlabki daqiqalarida harorat 1 milliard kelvinga tushishi va energiya zichligi havo, neytronlar va boshqalarga teng qiymatlarga tushishi bilan nukleosintez (kimyoviy elementlarning sintezi) davri boshlandi. protonlar aralashib, vodorodning birinchi barqaror izotopini (deyteriy) va geliy atomlarini hosil qila boshladi, ammo koinotdagi protonlarning aksariyati vodorod atomlarining uzilgan yadrolari bo'lib qoldi.

Taxminan 379 000 yil o'tgach, elektronlar ushbu vodorod yadrolari bilan birlashib, atomlarni (yana asosan vodorod) hosil qildi, shu bilan birga radiatsiya materiyadan ajralib chiqdi va kosmosda deyarli to'siqsiz kengayishda davom etdi. Ushbu nurlanish kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishi deb ataladi va u koinotdagi eng qadimgi yorug'lik manbai hisoblanadi.

Kengayish bilan kosmik mikroto'lqinli fon asta-sekin zichligi va energiyasini yo'qotdi va hozirgi vaqtda uning harorati 2,7260 0,0013 K (- 270,424 C), energiya zichligi esa 0,25 eV (yoki 4,005x10-14 J / m?- ;40 ; 500 Foton/sm CMB barcha yo'nalishlarda va taxminan 13,8 milliard yorug'lik yili masofasiga cho'zilgan, ammo uning haqiqiy tarqalishi taxmini koinot markazidan taxminan 46 milliard yorug'lik yili.

Tuzilish davri (ierarxik davr).

Keyingi bir necha milliard yil ichida koinot bo'ylab deyarli teng taqsimlangan materiyaning zichroq hududlari bir-birini o'ziga torta boshladi. Buning natijasida ular yanada zichroq bo'lib, gaz bulutlari, yulduzlar, galaktikalar va bugungi kunda biz kuzatishimiz mumkin bo'lgan boshqa astronomik tuzilmalarni hosil qila boshladilar. Bu davr ierarxik davr deb ataladi. Bu vaqtda biz ko'rib turgan olam o'z shaklini ola boshladi. Materiya turli o'lchamdagi tuzilmalarga birlasha boshladi - yulduzlar, sayyoralar, galaktikalar, galaktikalar klasterlari, shuningdek, faqat bir nechta galaktikalarni o'z ichiga olgan intergalaktik ko'priklar bilan ajratilgan galaktik superklasterlar.

Ushbu jarayonning tafsilotlarini koinotda tarqalgan materiyaning miqdori va turi g'oyasiga ko'ra tasvirlash mumkin, ular sovuq, issiq, issiq qorong'u materiya va barion materiya sifatida ifodalanadi. Biroq, katta portlashning hozirgi standart kosmologik modeli lambda-CDM modeli bo'lib, unga ko'ra qorong'u materiya zarralari yorug'lik tezligidan sekinroq harakat qiladi. U boshqa kosmologik modellarda paydo bo'lgan barcha qarama-qarshiliklarni hal qilgani uchun tanlangan.

Ushbu modelga ko'ra, sovuq qorong'u materiya koinotdagi barcha materiya/energiyaning taxminan 23 foizini tashkil qiladi. Barion moddasining ulushi taxminan 4,6 foizni tashkil qiladi. Lambda - CDM kosmologik doimiy deb ataladigan narsaga ishora qiladi: Albert Eynshteyn tomonidan taklif qilingan nazariya vakuum xususiyatlarini tavsiflaydi va doimiy statik miqdor sifatida massa va energiya o'rtasidagi muvozanat munosabatlarini ko'rsatadi. Bunday holda, u koinotning kengayishini tezlatuvchi bo'lib xizmat qiladigan va ulkan kosmologik tuzilmalarni asosan bir hil tutadigan qorong'u energiya bilan bog'liq.

Koinotning kelajagi haqida uzoq muddatli prognozlar.

Koinot evolyutsiyasining boshlang'ich nuqtasi borligi haqidagi farazlar, tabiiyki, olimlarni ushbu jarayonning mumkin bo'lgan yakuniy nuqtasi haqidagi savollarga olib keladi. Agar koinot o'z tarixini birdan kengayib borayotgan cheksiz zichlikdagi kichik nuqtadan boshlagan bo'lsa, bu uning ham cheksiz kengayishini anglatmaydi yoki bir kun kelib uning kengayuvchi kuchi tugaydi va teskari siqilish jarayoni boshlanadi. , uning yakuniy natijasi hali ham bir xil cheksiz zich nuqta bo'ladi?

Ushbu savollarga javob berish koinotning qaysi kosmologik modeli to'g'ri ekanligi haqidagi bahslarning boshidanoq kosmologlarning asosiy maqsadi bo'lib kelgan. Katta portlash nazariyasining qabul qilinishi bilan, lekin asosan 1990-yillarda qorong'u energiya kuzatilishi tufayli, olimlar koinot evolyutsiyasining ikkita eng mumkin bo'lgan stsenariylari bo'yicha konsensusga kelishdi.

Big Crunch deb ataladigan birinchisiga ko'ra, koinot o'zining maksimal hajmiga etadi va qulashni boshlaydi. Bu stsenariy faqat koinotning massa zichligi kritik zichlikning o'zidan kattaroq bo'lgan taqdirdagina mumkin bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, agar materiyaning zichligi ma'lum bir qiymatga yetsa yoki undan oshsa (har bir m ga 1-3x10-26 kg materiya), koinot qisqara boshlaydi.

Muqobil variant boshqa stsenariy bo'lib, unda koinotdagi zichlik kritik zichlik qiymatiga teng yoki undan past bo'lsa, uning kengayishi sekinlashadi, lekin hech qachon to'liq to'xtamaydi. "Koinotning issiqlik o'limi" deb nomlangan ushbu gipotezaga ko'ra, kengayish yulduz shakllanishi atrofdagi har bir galaktika ichidagi yulduzlararo gazni iste'mol qilishni to'xtatmaguncha davom etadi. Ya'ni, energiya va moddalarning bir ob'ektdan ikkinchisiga o'tishi butunlay to'xtaydi. Bu holda barcha mavjud yulduzlar yonib, oq mitti, neytron yulduzlar va qora tuynuklarga aylanadi.

Asta-sekin qora tuynuklar boshqa qora tuynuklar bilan to'qnashib, kattaroq va kattaroq bo'lganlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Koinotning o'rtacha harorati mutlaq nolga yaqinlashadi. Qora tuynuklar oxir-oqibat "bug'lanadi" va oxirgi nurlanish nurlarini chiqaradi. Oxir-oqibat, koinotdagi termodinamik entropiya maksimal darajaga etadi. Issiqlik o'limi sodir bo'ladi.

Qorong'u energiya mavjudligini va uning kosmosning kengayishiga ta'sirini hisobga oladigan zamonaviy kuzatishlar olimlarni vaqt o'tishi bilan ko'proq va ko'proq koinot bizning voqealar ufqimizdan tashqariga o'tib, biz uchun ko'rinmas holga keladi degan xulosaga keldi. Buning yakuniy va mantiqiy natijasi olimlarga hali ma'lum emas, ammo "Issiqlik o'limi" bunday voqealarning yakuniy nuqtasi bo'lishi mumkin.

Qorong'u energiyaning taqsimlanishi, aniqrog'i, uning mumkin bo'lgan turlari (masalan, fantom energiya. Ularga ko'ra, galaktik klasterlar, yulduzlar, sayyoralar, atomlar, atom yadrolari va materiyaning o'zi buning natijasida parchalanadi) haqida boshqa farazlar mavjud. Uning cheksiz kengayishining bunday stsenariysi "Katta Rip" deb ataladi.

Katta portlash nazariyasi tarixi.

Katta portlash haqida birinchi eslatma 20-asr boshlariga to'g'ri keladi va kosmosni kuzatish bilan bog'liq. 1912-yilda amerikalik astronom Vesto Slifer spiral galaktikalarni (dastlab bu tumanliklar deb hisoblangan) bir qator kuzatuvlar o‘tkazdi va ularning Dopplerning qizil siljishini o‘lchadi. Deyarli barcha holatlarda kuzatuvlar shuni ko'rsatdiki, spiral galaktikalar bizning Somon yo'lidan uzoqlashmoqda.

1922 yilda taniqli rus matematigi va kosmologi Aleksandr Fridman Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi uchun tenglamalaridan Fridman tenglamalarini chiqardi. Eynshteyn kosmologik doimiylik foydasiga nazariyani ilgari surganiga qaramay, Fridman ishi koinot kengayish holatida ekanligini ko'rsatdi.

1924 yilda Edvin Xabblning yaqin atrofdagi spiral tumanlikgacha bo'lgan masofani o'lchashlari bu tizimlar haqiqatdan ham turli galaktikalar ekanligini ko'rsatdi. Shu bilan birga, Xabbl Wilson tog'idagi rasadxonada 2,5 metrli Xuker teleskopi yordamida masofadan ayirish ko'rsatkichlarini ishlab chiqishni boshladi. 1929-yilga kelib, Xabbl galaktikalarning chekinish tezligi va masofasi o‘rtasidagi bog‘liqlikni aniqladi, bu esa keyinchalik Xabbl qonuniga aylandi.

1927 yilda belgiyalik matematik, fizik va katolik ruhoniysi Jorj Lemetr mustaqil ravishda Fridman tenglamalari bilan bir xil natijalarga erishdi va birinchi bo'lib galaktikalar masofasi va tezligi o'rtasidagi bog'liqlikni shakllantirdi va bu munosabatlar koeffitsientining birinchi taxminini taklif qildi. Lemaitre, o'tmishda bir nuqtada koinotning butun massasi bir nuqtada (atom.

Bu kashfiyotlar va taxminlar 20-30-yillarda fiziklar oʻrtasida koʻp munozaralarga sabab boʻldi, ularning koʻpchiligi koinot statsionar holatda ekanligiga ishonishgan. O'sha paytda yaratilgan modelga ko'ra, koinotning cheksiz kengayishi bilan birga yangi materiya yaratildi, uning butun maydoni bo'ylab teng va teng zichlikda taqsimlandi. Uni qo'llab-quvvatlagan olimlar orasida katta portlash g'oyasi ilmiydan ko'ra ko'proq teologik ko'rinardi. Lemaitre diniy xurofotlar asosida tarafkashlik qilgani uchun tanqid qilindi.

Shuni ta'kidlash kerakki, bir vaqtning o'zida boshqa nazariyalar mavjud edi. Masalan, olamning Miln modeli va siklik modeli. Ikkalasi ham Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasining postulatlariga asoslanadi va keyinchalik olimning o'zi tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Ushbu modellarga ko'ra, olam kengayish va qulashning takrorlanuvchi tsikllarining cheksiz oqimida mavjud.

1. Yakkalik davri (Plankchi). Bu olamning dastlabki evolyutsiya davri sifatida birlamchi hisoblanadi. Materiya o'ziga xos harorat va cheksiz zichlikka ega bo'lgan bir nuqtada to'plangan. Olimlarning ta'kidlashicha, bu davr gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirga tegishli kvant effektlarining jismoniylarga nisbatan ustunligi bilan tavsiflanadi va o'sha uzoq vaqtlarda mavjud bo'lgan biron bir jismoniy kuch tortishish kuchiga teng bo'lmagan, ya'ni unga teng bo'lmagan. Plank davrining davomiyligi 0 dan 10-43 sekundgacha bo'lgan oraliqda to'plangan. U bu nomni oldi, chunki faqat Plank vaqti uning hajmini to'liq o'lchashi mumkin edi. Bu vaqt oralig'i juda beqaror hisoblanadi, bu o'z navbatida materiyaning haddan tashqari harorati va cheksiz zichligi bilan chambarchas bog'liq. Yagonalik davridan keyin kengayish davri sodir bo'ldi va u bilan sovib, asosiy jismoniy kuchlarning shakllanishiga olib keldi.

Koinot qanday paydo bo'lgan. Sovuq tug'ilish

Koinotdan oldin nima sodir bo'ldi? "Uxlayotgan" koinotning modeli

Kurt Xinterbixler, Ostin Joys va Jastin Xuri kabi fiziklar: "Ehtimol, Katta portlashdan oldin koinot juda ixcham, asta-sekin rivojlanayotgan statik makon bo'lgandir".

Ushbu "portlashdan oldingi" koinot metastabil holatga ega bo'lishi kerak edi, ya'ni yanada barqaror holat paydo bo'lguncha barqaror bo'lishi kerak edi. O'xshatish uchun, jarlikni tasavvur qiling, uning chetida tebranish holatidagi tosh bor. Tosh bilan har qanday aloqa uning tubsizlikka tushishiga olib keladi yoki bizning holatimizga yaqinroq bo'lsa, Katta portlash sodir bo'ladi. Ba'zi nazariyalarga ko'ra, "portlashdan oldingi" koinot boshqa shaklda, masalan, tekis va juda zich bo'shliq shaklida mavjud bo'lishi mumkin. Natijada, bu metastabil davr o'z nihoyasiga etdi: u keskin kengayib, biz hozir ko'rayotgan narsaning shakli va holatini oldi.

"Uxlayotgan koinot modelining ham o'z muammolari bor", deydi Kerroll.

"Shuningdek, bizning koinotimiz past darajadagi entropiyaga ega, deb taxmin qiladi, lekin nima uchun bunday ekanligini tushuntirmaydi."

Biroq, Case Western Reserve universitetining nazariy fizigi Hinterbixler past entropiya ko'rinishini muammo sifatida ko'rmaydi.

"Biz shunchaki Katta portlashdan oldin sodir bo'lgan dinamikaning tushuntirishini izlayapmiz, bu nima uchun hozir ko'rayotganimizni tushuntiradi. Hozircha bizda qolgan yagona narsa shu”, - deydi Hinterbixler.

Biroq, Kerroll bizning koinotimizda mavjud bo'lgan past entropiya darajasini tushuntira oladigan "portlashdan oldingi" koinotning yana bir nazariyasi mavjudligiga ishonadi.

Qanday qilib koinot yo'qdan paydo bo'ldi. Koinot qanday ishlaydi

Keling, bizning tushunchalarimizga ko'ra, fizika qanday ishlashi haqida gapiraylik. Nyuton davridan beri fundamental fizikaning paradigmasi o'zgarmadi; u uch qismdan iborat. Birinchisi, "davlat maydoni": aslida koinot mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan barcha mumkin bo'lgan konfiguratsiyalar ro'yxati. Ikkinchisi, ma'lum bir vaqtning o'zida koinotni ifodalovchi ma'lum bir holat, odatda hozirgi holat. Uchinchisi - ma'lum bir qoida bo'lib, unga ko'ra koinot vaqt o'tishi bilan rivojlanadi. Bugun menga Olamni bering va fizika qonunlari kelajakda u bilan nima sodir bo'lishini aytib beradi. Ushbu fikrlash usuli kvant mexanikasi yoki umumiy nisbiylik yoki kvant maydon nazariyasi uchun Nyuton mexanikasi yoki Maksvell elektrodinamikasidan kam emas.

Kvant mexanikasi, xususan, ushbu sxemaning maxsus, ammo juda ko'p qirrali amalga oshirilishidir. (Kvant maydon nazariyasi yangi fikrlash usuli emas, balki kvant mexanikasining o'ziga xos namunasidir). Davlatlar "to'lqin funktsiyalari" dir va ma'lum bir tizimning barcha mumkin bo'lgan to'lqin funktsiyalari to'plami "Gilbert fazosi" deb ataladi. Uning afzalligi shundaki, u imkoniyatlar to'plamini sezilarli darajada cheklaydi (chunki bu vektor maydoni: ekspertlar uchun eslatma). Uning o'lchamini (o'lchovlar sonini) aytsangiz, siz Hilbert makoningizni to'liq aniqlaysiz. Bu holat fazosi nihoyatda murakkablashishi mumkin boʻlgan klassik mexanikadan tubdan farq qiladi. Va yana bir mashina bor - "Gamiltonian" - vaqt o'tishi bilan bir holatdan ikkinchi holatga qanday o'tishni aniq ko'rsatadi. Gamiltoniyaliklarning ko'p navlari yo'qligini takrorlayman; ma'lum miqdorlar ro'yxatini yozish kifoya (energiyaning o'ziga xos qiymatlari - siz uchun tushuntirish, zerikarli mutaxassislar).

Yerda hayot qanday paydo bo'lgan. Yerdagi hayot

Bizdan farq qiladigan kimyodan foydalanadigan hayot Yerda bir necha marta paydo bo'lishi mumkin. Balki. Va agar biz bunday jarayonning dalillarini topsak, bu Yerda hayot paydo bo'lgani kabi, koinotning ko'p joylarida bir-biridan mustaqil ravishda hayot paydo bo'lishi ehtimoli yuqori ekanligini anglatadi. Ammo boshqa tomondan, agar biz oxir-oqibat boshqa sayyorada, ehtimol, uzoq yulduzni aylanib yurgan hayotni kashf qilsak va u bir xil kimyoga va hatto biznikiga o'xshash DNK tuzilishiga ega bo'lsa, qanday his qilishimizni tasavvur qiling.

Erdagi hayot butunlay o'z-o'zidan paydo bo'lgan va tasodifan juda kichik ko'rinadi. Xuddi shu hayotning boshqa joyda paydo bo'lish ehtimoli juda kichik va deyarli nolga teng. Ammo ingliz astronomlari Fred Xoyl va Chandra Vikramasinge 1979 yilda yozilgan "Hayot buluti" nomli g'ayrioddiy kitobida aytib o'tgan bu savollarga javoblar mavjud.

Mualliflar Yerdagi hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi ehtimoli juda kam ekanligini hisobga olib, boshqa tushuntirishni taklif qilishadi. Bu hayotning paydo bo'lishi kosmosda sodir bo'lganligi va keyin panspermiya orqali butun olamga tarqalganligidadir. Kosmik to'qnashuvlar natijasida qoldiqlar ichida qolgan mikroskopik hayot juda uzoq vaqt davomida harakatsiz holatda sayohat qilishi mumkin. Shundan so'ng, u o'z manziliga etib kelganida, u yana rivojlana boshlaydi. Shunday qilib, Koinotdagi barcha hayot, jumladan, Yerdagi hayot, aslida bir xil hayotdir.

Video Koinot qanday paydo bo'ldi

Qanday qilib koinot yo'qdan paydo bo'ldi. Sovuq tug'ilish

Biroq, bunday birlashish yo'lini sifat darajasida o'ylab ko'rish mumkin va bu erda juda qiziqarli istiqbollar paydo bo'ladi. Ulardan birini mashhur kosmolog, Arizona universiteti professori Lourens Krauss o'zining yaqinda nashr etilgan "Hech narsadan olam" kitobida ko'rib chiqdi. Uning gipotezasi hayoliy ko'rinadi, lekin fizikaning belgilangan qonunlariga mutlaqo zid emas.

Bizning koinotimiz harorati taxminan 1032 Kelvin bo'lgan juda issiq boshlang'ich holatdan paydo bo'lgan deb ishoniladi. Biroq, koinotlarning sovuq tug'ilishini sof vakuumdan - aniqrog'i, uning kvant tebranishlaridan tasavvur qilish ham mumkin. Ma'lumki, bunday tebranishlar tom ma'noda yo'qlikdan paydo bo'lgan va keyinchalik izsiz g'oyib bo'lgan juda ko'p virtual zarralarni keltirib chiqaradi. Kraussning fikricha, vakuum tebranishlari, printsipial jihatdan, ma'lum sharoitlarda virtual holatdan real holatga o'tadigan bir xil efemer protounimlarni keltirib chiqarishga qodir.

Olam qanday paydo bo'lgan degan savol doimo odamlarni tashvishga solib kelgan. Buning ajablanarli joyi yo'q, chunki hamma o'z kelib chiqishini bilishni xohlaydi. Olimlar, ruhoniylar va yozuvchilar bir necha ming yillar davomida bu savol bilan kurashdilar. Bu savol nafaqat mutaxassislarni, balki har bir oddiy odamni ham hayajonga soladi. Biroq, koinot qanday paydo bo'lganligi haqidagi savolga 100% javob yo'qligini darhol aytish kerak. Ko'pchilik olimlar tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan faqat nazariya mavjud.

• Bu erda biz uni tahlil qilamiz.

Insonni o'rab turgan har bir narsaning o'z boshlanishi bo'lganligi sababli, inson qadim zamonlardan beri Olamning boshlanishini topishga harakat qilgani ajablanarli emas. O'rta asrlardagi odam uchun bu savolga javob juda oddiy edi - Xudo olamni yaratdi. Biroq, fanning rivojlanishi bilan olimlar nafaqat Xudo haqidagi savolga, balki Olamning boshlanishi borligi haqidagi fikrga ham shubha qila boshladilar.

1929 yilda amerikalik astronom Xabbl tufayli olimlar koinotning ildizlari haqidagi savolga qaytishdi. Gap shundaki, Xabbl Olamni tashkil etuvchi galaktikalar doimo harakatda ekanligini isbotladi. Harakatga qo'shimcha ravishda ular ham ko'payishi mumkin, ya'ni Olam ko'payadi. Va agar u o'ssa, ma'lum bo'lishicha, bir vaqtlar bu o'sishning boshlanishi bosqichi bo'lgan. Bu koinotning boshlanishi borligini anglatadi.

Biroz vaqt o'tgach, ingliz astronomi Xoyl shov-shuvli farazni ilgari surdi: Koinot Katta portlash paytida paydo bo'lgan. Uning nazariyasi shu nom bilan tarixga kirdi. Xoyl g'oyasining mohiyati oddiy va ayni paytda murakkabdir. U bir paytlar kosmik yagonalik holati deb ataladigan bosqich mavjud bo'lgan, ya'ni vaqt nolga teng, zichlik va harorat esa cheksizlikka teng deb hisoblagan. Va bir lahzada portlash sodir bo'ldi, natijada o'ziga xoslik buzildi va shuning uchun zichlik va harorat o'zgardi, materiyaning o'sishi boshlandi, ya'ni vaqt hisoblana boshladi. Keyinchalik Xoylning o'zi o'z nazariyasini ishonarsiz deb atadi, ammo bu uning koinotning paydo bo'lishi haqidagi eng mashhur gipotezasiga aylanishiga to'sqinlik qilmadi.

Xoyl Katta portlash deb atagan voqea qachon sodir bo'lgan? Olimlar ko'plab hisob-kitoblarni amalga oshirdilar, natijada ko'pchilik 13,5 milliard yil degan raqamga kelishdi. O'shanda olam yo'qdan paydo bo'la boshladi, bir soniya ichida koinot atomdan kichikroq hajmga ega bo'ldi va kengayish jarayoni boshlandi. Gravitatsiya asosiy rol o'ynadi. Eng qizig'i, agar u biroz kuchliroq bo'lganida, hech narsa paydo bo'lmasdi, eng ko'p qora tuynuk. Va agar tortishish biroz zaifroq bo'lsa, unda hech narsa paydo bo'lmaydi.
Portlashdan bir necha soniya o'tgach, koinotdagi harorat biroz pasayib ketdi, bu materiya va antimateriyaning yaratilishiga turtki berdi. Natijada atomlar paydo bo'la boshladi. Shunday qilib, koinot monoxromatik bo'lishni to'xtatdi. Qaerdadir atomlar ko'p, qaerdadir kamroq edi. Ba'zi joylarda havo issiqroq, boshqalarida harorat pastroq edi. Atomlar bir-biri bilan to'qnashib, birikmalar, so'ngra yangi moddalar va keyinchalik jismlarni hosil qila boshladi. Ba'zi ob'ektlar katta ichki energiyaga ega edi. Bu yulduzlar edi. Ular o'z atrofida (tortishish kuchi tufayli) biz sayyoralar deb ataydigan boshqa jismlarni to'play boshladilar. Shunday qilib tizimlar paydo bo'ldi, ulardan biri bizning Quyosh sistemamiz.

Katta portlash. Model muammolari va ularni hal qilish

1. Koinotning katta miqyosi va izotropiyasi muammosi inflyatsiya bosqichida kengayish juda yuqori tezlikda sodir bo'lganligi sababli hal qilinishi mumkin. Bundan kelib chiqadiki, kuzatilishi mumkin bo'lgan olamning butun fazosi inflyatsiyadan oldingi davrning bir sababi bilan bog'liq mintaqasi natijasidir.
2. Yassi olam muammosini hal qilish. Bu mumkin, chunki inflyatsiya bosqichida bo'shliqning egrilik radiusi ortadi. Bu qiymat zamonaviy zichlik parametrlarining kritikga yaqin qiymatga ega bo'lishiga imkon beradi.
3. Inflyatsion kengayish ma'lum bir amplituda va spektr shakliga ega bo'lgan zichlik tebranishlarining paydo bo'lishiga olib keladi. Bu esa, bu tebranishlar (to'lqinlanishlar) keng ko'lamli bir xillik va izotropiyani saqlab qolgan holda, Olamning hozirgi tuzilishiga aylanishiga imkon beradi. Bu koinotning keng ko'lamli tuzilishi muammosini hal qilishdir.

Inflyatsiya modelining asosiy kamchiligi uning hali isbotlanmagan va to'liq ishlab chiqilmagan nazariyalarga bog'liqligi deb hisoblanishi mumkin.

Misol uchun, model birlashgan maydon nazariyasiga asoslanadi, bu hali ham faqat gipoteza. Uni laboratoriya sharoitida eksperimental tekshirish mumkin emas. Modelning yana bir kamchiligi - haddan tashqari qizib ketgan va kengayib borayotgan materiyaning qaerdan kelganini tushunib bo'lmasligi. Bu erda uchta imkoniyat ko'rib chiqiladi:

1. Katta portlashning standart nazariyasi koinot evolyutsiyasining juda erta bosqichida inflyatsiya boshlanishini taklif qiladi. Ammo keyin yagonalik muammosi hal etilmaydi.
2. Ikkinchi imkoniyat - Olamning tartibsizlikdan paydo bo'lishi. Uning turli qismlari har xil haroratga ega edi, shuning uchun ba'zi joylarda siqilish, ba'zilarida esa kengayish sodir bo'ldi. Inflyatsiya olamning haddan tashqari qizib ketgan va kengayib borayotgan mintaqasida sodir bo'lar edi. Ammo asosiy tartibsizlik qayerdan kelib chiqqani aniq emas.
3. Uchinchi variant - kvant-mexanik yo'l bo'lib, u orqali o'ta qizib ketgan va kengayib borayotgan materiya to'plami paydo bo'lgan. Darhaqiqat, Olam yo‘qdan vujudga kelgan.

Bugun men koinotimiz tarixi haqida gapirmoqchiman. Koinot qanday qilib kichik bir nuqtadan biz atrofimizda ko'rayotgan narsaga aylangani haqida.

Qani boshladik.

Koinot deyarli 14 milliard yil davomida mavjud. Bu juda uzoq vaqt davomida u o'z tarixining bir necha davrlarini engdi. Hozir biz koinot rivojlanishining 13-bosqichida turibmiz, bu "materiya davri" deb ataladi.

Koinot evolyutsiyasining barcha bosqichlari nima deb ataladi, ular qancha davom etdi, ular davomida nima sodir bo'ldi? Atrofimizdagi dunyo qanday rivojlangan?

Ushbu maqola siz uchun ushbu savollarga javob beradi.

Men koinot tarixining barcha bosqichlarini eng qadimgi davrdan hozirgi kungacha bo'lgan tartibda tasvirlab beraman. Shuning uchun, keling, "Avgustin davri" dan boshlaylik.

Avgustin davri.

Bu davr koinotning "Katta portlashdan oldingi" va vaqtidagi holatini o'z ichiga oladi. Dunyo rivojlanishining ushbu bosqichi haqida haqiqatan ham hech narsa ma'lum emas - faqat farazlar mavjud - chunki zamonaviy fizik nazariyalar "Plank davri" dan oldingi voqealarni tasvirlay olmaydi. Olimlar faqat shu davrning oxirida Katta portlash sodir bo'lganini bilishadi - kosmosning kengayishi birdan boshlangan. Ushbu chinakam ulug'vor hodisaning boshlanishi bilan Olam cheksiz zichlik va haroratga ega bo'lgan juda kichik bir nuqtaga qamalgan edi, ya'ni. “kosmologik yagonalik” holatida edi.

Plank davri.

Bu har qanday nazariy taxminlar va tavsiflar mavjud bo'lgan koinot rivojlanishining eng dastlabki bosqichidir. Bu bosqich Katta portlashdan so'ng darhol boshlandi va shunday deb ataladigan vaqtgacha davom etdi. "Plank vaqti" Koinot tug'ilgandan keyin 0 dan 10 -43 soniyagacha.

O'sha paytda (nima bo'layotganini xudo biladi) Olamning hajmi juda kichik edi. Shunday qilib, kvant effektlari - zarralar bilan sodir bo'ladigan hodisalar jismoniy o'zaro ta'sirlardan ustun keldi.

Bu davrda koinotda Plank harorati (10 32 Kelvin), energiya (10 19 milliard elektron volt), radius (10 -35 metr, Plank uzunligiga teng) va zichlik (10 97 kg / m 3) mavjud edi. .

Zarrachalar va ulardan tashkil topgan jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirning barcha to'rt turi (ular "asosiy" deb ham ataladi) - kuchli yadro va zaif yadro, elektromagnit, tortishish - o'sha paytda bir-biridan farq qilib bo'lmaydigan va birlashgan edi. Ammo bu uzoq davom etmadi. Hamma narsa juda yuqori harorat va moddaning zichligi bilan oldini oldi.

Buyuk birlashish davri.

Koinot rivojlanishining bu bosqichi 10-43 soniyadan boshlangan va Katta portlashdan keyin 10-35 soniyadan keyin tugagan. Uning boshida materiyaning fazali o'tishi sodir bo'ldi (suyuqlikning gazdan kondensatsiyasiga o'xshash, lekin elementar zarrachalarga nisbatan). Bu tortishish kuchini "yagona fundamental o'zaro ta'sir" dan ajratish tufayli sodir bo'ldi.

Buyuk birlashish davri yana bir bo'linish bilan yakunlandi. Koinot 10 28 Kelvingacha soviydi va kuchli o'zaro ta'sir mustaqil bo'ldi. Endi faqat elektromagnit va zaif yadro kuchlari bir butunlikni ifodalagan.

Ushbu hodisa yangi bosqichga o'tishni talab qildi. Uning sharofati bilan Koinot tarixining keyingi davrida yangi zarralar paydo bo'ldi va fazo-vaqt keng ko'lamli va keskin kengayishni boshladi. Moddaning zichlik taqsimotida jiddiy o'zgarishlar yuz berdi.

Inflyatsiya bosqichi.

Inflyatsiya bosqichi vaqt shkalasida Katta portlashdan keyin 10 -35 va 10 -32 soniyalar oralig'ida joylashgan. O'sha davrda koinot o'z hajmini ko'p marta oshirdi. Ilgari butun dunyoning radiusi "Plank uzunligi" ga teng edi, ammo endi fazo butun apelsin hajmiga qadar kengaydi. Va keyin tezlashuv bilan o'sishda davom etdi.

Bir necha turdagi zarrachalar hosil bo'lgan. Bular kvarklar (adronlarni tashkil etuvchi asosiy zarralar - proton va neytron kabi), elektronlar, giperonlar va neytrinolar (leptonlar sinfidan neytral asosiy zarralar) edi.

Bir muncha vaqt o'tgach, koinotning harorati pasayib ketdi, buning natijasida yana bir fazali o'tish sodir bo'ldi. Shu sababli, deb atalmish "CP invariantligini buzish" va "baryogenez" kabi hodisaning birinchi jarayonlari boshlandi.

Bariogenez- bu kvarklar va glyuonlarning yangi, kompozit zarrachalarga - adronlarga birlashishi.

Bundan tashqari, sirli "koinotning barion assimetriyasi" paydo bo'ldi - materiyaning anti-materiyadan ustunligi. Olimlar haligacha uning paydo bo'lish sabablarini tushuntira olishmadi.

Yuqorida yozilganlarga qo'shimcha ravishda, fiziklar va kosmologlarning taxminlariga ko'ra, bu davrda koinot bir necha marta takroriy isitish va sovutish davrlarini boshdan kechirgan.

Inflyatsiya davrining oxiriga kelib, koinotning qurilish materiali kvarklar, antikvarklar va glyuonlar (kuchli o'zaro ta'sir tashuvchilar) plazmasiga aylandi.

Olam haroratining yana pasayishi boshqa fazaga o'tishga olib keldi. Bu zamonaviy shaklda jismoniy kuchlar, fundamental o'zaro ta'sirlar va elementar zarralarning shakllanishida yotadi.

Ushbu fazaviy o'tish uch davrga to'g'ri keldi va "birlamchi nukleosintez" bilan yakunlandi.

Electroweak davri.

Koinot tug'ilgandan keyin 10 -32 va 10 -12 soniyalar orasida. Elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlar hozirgacha bitta elektrozaif o'zaro ta'sirni ifodalagan, chunki Koinotning harorati hali ham juda yuqori. keyin Xiggs bozonlari (3 yil oldin Katta adron kollayderida topilganlar), W - va Z - bazonlari paydo bo'ldi.

Yangi ekzotik zarralar va kvark-glyuon plazmasidan tashqari, kosmos fotonlar (elektromagnit nurlanishning asosiy zarralari yoki kvantlari) va leptonlar bilan to'ldirilgan.

Kvarklar davri.

Bu faza Katta portlashdan keyin 10 -12 dan 10 -6 sekundgacha bo'lgan davrda joylashgan. Keyin "elektr to'lqin simmetriyasi" buzilishi sodir bo'ldi. Endi barcha fundamental o'zaro ta'sirlar bir-biridan alohida mavjud.

Kvark davrida harorat va energiya hali ham juda yuqori bo'lib, kvarklar oxir-oqibat adronlarga birikishi mumkin.

Muhim o'zgarishlar faqat dunyo rivojlanishining keyingi bosqichida sodir bo'ladi.

Adronlar davri.

Koinot tug'ilgandan keyin 10 -6 va 100 soniya orasida. Nihoyat, kvark-glyuon plazmasi shunday darajada soviydiki, bariogenez tugallandi va adronlar va antiadronlar tug'ildi. Biroq, bu zarralarning aksariyati yo'q qilingan (o'zaro yo'q qilingan). Ulardan faqat kichik bir qoldiq saqlanib qolgan.

Tez orada koinot shunchalik sovib, kengayib ketdiki, uning harorati faqat leptonlar va antileptonlarni yaratish uchun etarli edi. Bu zarralar tezda koinotdagi asosiy massaga aylanmoqda.

Leptonlar davri.

Leptonlar davri Katta portlashdan keyin 100 soniyadan 3 minutgacha bo'lgan. Keyin koinot neytrinolar uchun shaffof bo'ldi.

Kosmos sovishda davom etmoqda. Erning oxirida harorat yangi leptonlar hosil bo'lishi mumkin bo'lmagan nuqtaga tushib ketdi. Va "lepton-antilepton" juftlari adronlarning taqdiriga duchor bo'ladi. Ularning aksariyati o'zaro yo'q qilinadi. Koinotda fotonlarning hukmronlik qilishiga imkon beruvchi juda oz sonli leptonlar qolgan.

Nukleosintez davri.

Leptonlar davri bilan bir vaqtda, koinot tarixining ushbu bosqichi ham sodir bo'ldi. Moddaning etarli darajada sovishi tufayli omon qolgan adronlar vodoroddan og'irroq atom yadrolariga birlashdi. Bu jarayon "birlamchi nukleosintez" deb ataladi.

Ushbu bosqichda yulduz materiyasining birlamchi tarkibi paydo bo'ldi: 75% vodorod, deyarli 25% geliy, bir oz litiy, deyteriy va bor.

Proton davri.

U Katta portlashdan 3 minut o'tib boshlandi va 380 000 yil o'tib tugadi. Radiatsiyada materiya hukmronlik qila boshladi.

Davr oxirida vodorodning rekombinatsiyasi (teskari ionlanish jarayoni) sodir bo'ldi. Haroratning yanada pasayishi va koinotning kengayishi tufayli tortishish hukmron kuchga aylandi.

Katta portlashdan 379 000 yil o'tgach, olamning 3000 Kelvin haroratida muhim voqea sodir bo'ldi - atomlar va elektronlarning yadrolari birinchi atomlarga birlashdi. "Birlamchi rekombinatsiya" boshlandi. Bu burilish nuqtasi edi: materiya plazmadan, shaffof bo'lmagan elektromagnit nurlanishdan gaz holatiga o'tdi. Koinot nihoyat shaffof bo'ldi.

O'tgan 379 000 yil ichida fotonlar imkon qadar ko'proq azob chekishdi. Har xil zaryadlangan elementar zarralar, avvallari arava va arava bo'lgan, yorug'likni to'sib qo'ygan. Yorug'lik kvantlari ular bilan o'zaro ta'sir qildi, shuning uchun ular "akalari" dan doimiy "tepki" va "itarish" ni boshdan kechirdilar. Fotonlar zaryadlangan zarrachalar tomonidan doimiy ravishda burilib yoki so'rilib turgan. Natijada, yorug'lik juda tarqaldi. Agar kuzatuvchi bu davrda bo'lsa, uning oldida faqat qalin tumanni ko'rar edi.

Ma'lumki, fotonlar faqat musbat va manfiy zaryadlangan zarralar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Va yorug'lik kvantining "proton davri" oxirida omad nihoyat o'girildi. Manfiy elektronlar va musbat protonlar neytronlar bilan birgalikda neytral zaryadlangan atomlarga birlashadi. Yangi tashkil etuvchi zarralar tufayli fotonlar kosmosda erkin harakatlana oldi va materiya bilan deyarli ta'sir o'tkaza olmadi.

CMB nurlanishi - bu plazma tomonidan Yerning kelajakdagi joylashuvi tomon yo'naltirilgan va rekombinatsiya tufayli tarqalishdan qochgan bir xil fotonlar. Ular hali ham kengayib borayotgan makonni yengib, bizga etib kelishadi.

Qorong'u asrlar.

Ular "proton davri" dan keyin darhol boshlandi va 550 million yil davom etdi. Koinot shunchalik sovib ketdiki, proton davridan keyin, u qizil tuslar bilan porlaganda, kosmos qora rangga botib ketdi.

Bu butunlay zulmatning zerikarli davri edi. Hech qanday yorug'lik manbalari (yulduzlar yoki galaktikalar) yo'q edi. Bundan ham ko'proq sayyoralar va asteroidlar mavjud. Kosmos birinchi navbatda vodorod, geliy va mikroto'lqinli relikt nurlanishi bilan to'ldirilgan.

Reionizatsiya.

Qorong'u asrlardan keyin darhol boshlangan va 250 million yil davom etgan koinot tarixining bir qismi. O'tmish bilan solishtirganda, bu davr yanada qiziqarli va rang-barang edi.

Klasterlar shakllana boshladi - tortishish kuchlari tufayli paydo bo'lgan yulduzlararo gaz changlarining izolyatsiyalangan to'planishi. Birinchi zich jismlar kvazarlar edi. Keyin birinchi yulduzlar yonib, gaz va chang tumanliklari paydo bo'ldi.

Og'irlik kuchi ta'sirida ular yulduz klasterlariga birlashib, galaktikalarga aylandi. Ikkinchisi o'z klasterlari va superklasterlarini tashkil etdi.

Keyin yulduzlar qa'rida og'ir elementlar ko'p miqdorda hosil bo'lgan. Supernova portlashlari ularni butun olamga tarqatdi, ulardan sovuq sayyoralar, asteroidlar, meteoroidlar va oxir-oqibat tirik organizmlar paydo bo'ldi.

Moddalar davri.

Katta portlashdan 800 million yil keyin boshlanadi. Bu davr hali ham davom etmoqda.

"Reionizatsiya" dan bir necha milliard yil o'tgach, sayyoralar va sayyoralar tizimlari, shu jumladan Quyosh tizimining shakllanishi boshlandi. Katta portlashdan salgina 8,4 milliard yil o'tgach, Yer paydo bo'ldi va yana 500 million yildan keyin unda hayot paydo bo'ldi.

Inson ongini tark etmaydigan asosiy savollardan biri har doim bo'lgan va bu savol: "Olam qanday paydo bo'lgan?" Albatta, bu savolga aniq javob yo'q va uni tez orada olish dargumon, ammo fan bu yo'nalishda ishlamoqda va bizning Koinotning kelib chiqishining ma'lum bir nazariy modelini shakllantirmoqda. Avvalo, biz kosmologik model doirasida tasvirlanishi kerak bo'lgan koinotning asosiy xususiyatlarini ko'rib chiqishimiz kerak:

• Model ob'ektlar orasidagi kuzatilgan masofalarni, shuningdek, ularning harakat tezligi va yo'nalishini hisobga olishi kerak. Bunday hisob-kitoblar Xabbl qonuniga asoslanadi: cz =H 0D, Qayerda z- ob'ektning qizil siljishi; D- ushbu ob'ektga masofa, c- yorug'lik tezligi.
• Modeldagi koinotning yoshi dunyodagi eng qadimgi ob'ektlarning yoshidan oshishi kerak.
• Model elementlarning dastlabki ko'pligini hisobga olishi kerak.
• Model kuzatilishi mumkin bo'lgan narsani hisobga olishi kerak.
• Model kuzatilgan relikt fonni hisobga olishi kerak.

Keling, ko'pchilik olimlar tomonidan qo'llab-quvvatlangan Olamning kelib chiqishi va dastlabki evolyutsiyasi haqidagi umume'tirof etilgan nazariyani qisqacha ko'rib chiqaylik. Bugungi kunda Katta portlash nazariyasi issiq koinot modelining Katta portlash bilan kombinatsiyasiga ishora qiladi. Garchi bu tushunchalar dastlab bir-biridan mustaqil ravishda mavjud bo'lsa-da, ularning birlashishi natijasida koinotning asl kimyoviy tarkibini, shuningdek, kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishining mavjudligini tushuntirish mumkin edi.

Ushbu nazariyaga ko'ra, koinot taxminan 13,77 milliard yil oldin qandaydir zich isitiladigan ob'ektdan paydo bo'lgan - zamonaviy fizika doirasida tasvirlash qiyin. Kosmologik yagonalik bilan bog'liq muammo shundaki, uni tavsiflashda zichlik va harorat kabi ko'pchilik jismoniy miqdorlar cheksizlikka moyil bo'ladi. Shu bilan birga, ma'lumki, cheksiz zichlikda (tartibsizlik o'lchovi) nolga moyil bo'lishi kerak, bu hech qanday tarzda cheksiz haroratga mos kelmaydi.

• • Katta portlashdan keyingi dastlabki 10-43 soniya kvant xaos bosqichi deb ataladi. Mavjudlikning ushbu bosqichidagi koinotning tabiatini bizga ma'lum bo'lgan fizika doirasida tasvirlab bo'lmaydi. Uzluksiz birlashgan fazo-vaqt kvantlarga parchalanadi.

• Plank momenti 10-43 soniyaga to'g'ri keladigan kvant xaosining tugash momentidir. Hozirgi vaqtda koinotning parametrlari Plank haroratiga (taxminan 10 32 K) teng edi. Plank davrida barcha to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlar (zaif, kuchli, elektromagnit va tortishish) yagona o'zaro ta'sirga birlashtirilgan. Plank momentini qandaydir uzoq davr deb hisoblash mumkin emas, chunki zamonaviy fizika Plank momentidan kichikroq parametrlar bilan ishlamaydi.
• Bosqich. Koinot tarixidagi keyingi bosqich inflyatsiya bosqichi edi. Inflyatsiyaning birinchi momentida gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir yagona supersimmetrik maydondan (ilgari fundamental o'zaro ta'sir maydonlarini o'z ichiga olgan) ajratilgan. Bu davrda materiya salbiy bosimga ega bo'lib, bu koinotning kinetik energiyasining eksponentsial o'sishiga olib keladi. Oddiy qilib aytganda, bu davrda Olam juda tez shishira boshladi va oxirigacha fizik maydonlarning energiyasi oddiy zarrachalar energiyasiga aylanadi. Ushbu bosqichning oxirida moddaning harorati va radiatsiya sezilarli darajada oshadi. Inflyatsiya bosqichining tugashi bilan birga kuchli o'zaro ta'sir ham paydo bo'ladi. Bundan tashqari, bu vaqtda u paydo bo'ladi.
• Radiatsiyaning ustunlik bosqichi. Bir necha bosqichlarni o'z ichiga olgan koinot rivojlanishining keyingi bosqichi. Bu bosqichda Olam harorati pasaya boshlaydi, kvarklar, keyin adronlar va leptonlar hosil bo'ladi. Nukleosintez davrida dastlabki kimyoviy elementlarning hosil bo'lishi sodir bo'ladi va geliy sintezlanadi. Biroq, radiatsiya hali ham moddada hukmronlik qiladi.
• Substansiya hukmronligi davri. 10 000 yildan keyin moddaning energiyasi asta-sekin nurlanish energiyasidan oshib ketadi va ularning ajralishi sodir bo'ladi. Materiya nurlanishda hukmronlik qila boshlaydi va relikt fon paydo bo'ladi. Shuningdek, materiyaning radiatsiya bilan ajralishi materiyaning tarqalishidagi dastlabki bir jinslilikni sezilarli darajada kuchaytirdi, buning natijasida galaktikalar va supergalaktikalar shakllana boshladi. Olam qonunlari bugungi kunda biz ularni kuzatadigan shaklga keldi.

Yuqoridagi rasm bir nechta fundamental nazariyalardan iborat bo'lib, koinotning mavjudligining dastlabki bosqichlarida paydo bo'lishi haqida umumiy tasavvur beradi.

Koinot qayerdan paydo bo'lgan?

Agar olam kosmologik yagonalikdan paydo bo'lgan bo'lsa, unda o'ziga xoslik qayerdan paydo bo'lgan? Bu savolga hozircha aniq javob berishning iloji yo'q. Keling, "koinotning tug'ilishi" ga ta'sir qiluvchi ba'zi kosmologik modellarni ko'rib chiqaylik.

Tsiklik modellar

Ushbu modellar koinot doimo mavjud bo'lgan va vaqt o'tishi bilan uning holati faqat o'zgarib, kengayishdan siqilishga - va orqaga o'tishi haqidagi tasdiqga asoslanadi.

• Shtaynxardt-Turok modeli. Ushbu model simlar nazariyasiga (M-nazariyasi) asoslanadi, chunki u "brane" kabi ob'ektdan foydalanadi. Ushbu modelga ko'ra, ko'rinadigan koinot 3-katak ichida joylashgan bo'lib, vaqti-vaqti bilan, har bir necha trillion yilda bir marta, Katta portlash kabi bir narsani keltirib chiqaradigan boshqa 3-katak bilan to'qnashadi. Keyinchalik, bizning 3-branamiz boshqasidan uzoqlasha boshlaydi va kengayadi. Bir nuqtada qorong'u energiya ulushi ustunlik qiladi va 3-brananing kengayish tezligi oshadi. Ulkan kengayish materiya va nurlanishni shunchalik sochadiki, dunyo deyarli bir hil va bo'sh bo'lib qoladi. Oxir-oqibat, 3-brana yana to'qnashib, bizniki o'z tsiklining dastlabki bosqichiga qaytadi va yana bizning "Koinot" ni tug'diradi.

• Loris Baum va Pol Frempton nazariyasi ham koinotning tsiklik ekanligini ta'kidlaydi. Ularning nazariyasiga ko'ra, ikkinchisi, Katta portlashdan so'ng, qorong'u energiya tufayli u fazo-vaqtning "parchalanish" momentiga - Katta Ripga yaqinlashguncha kengayadi. Ma'lumki, "yopiq tizimda entropiya kamaymaydi" (termodinamikaning ikkinchi qonuni). Ushbu bayonotdan koinot o'zining asl holatiga qayta olmaydi, chunki bunday jarayon davomida entropiya kamayishi kerak. Biroq, bu muammo ushbu nazariya doirasida hal qilinadi. Baum va Frampton nazariyasiga ko'ra, Katta Ripdan bir lahza oldin, Koinot juda ko'p "bo'laklarga" bo'linadi, ularning har biri juda kichik entropiya qiymatiga ega. Bir qator fazali o'tishlarni boshdan kechirgan holda, sobiq koinotning bu "qopqoqlari" materiyani hosil qiladi va asl koinotga o'xshash tarzda rivojlanadi. Bu yangi olamlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, chunki ular yorug'lik tezligidan kattaroq tezlikda uchib ketishadi. Shunday qilib, olimlar aksariyat kosmologik nazariyalarga ko'ra, koinotning tug'ilishi boshlanadigan kosmologik o'ziga xoslikdan qochishdi. Ya'ni, o'z tsikli tugashi bilanoq, Olam boshqa ko'plab o'zaro ta'sir qilmaydigan dunyolarga bo'linadi, ular yangi olamlarga aylanadi.
• Konformal tsiklik kosmologiya - Rojer Penrose va Vahagn Gurzadyanning tsiklik modeli. Ushbu modelga ko'ra, Olam termodinamikaning ikkinchi qonunini buzmasdan yangi tsiklga kirishga qodir. Ushbu nazariya qora tuynuklar so'rilgan ma'lumotni yo'q qiladi degan taxminga asoslanadi, bu esa qandaydir tarzda "qonuniy" koinotning entropiyasini kamaytiradi. Keyin koinot mavjudligining har bir tsikli Katta portlashga o'xshash narsa bilan boshlanadi va o'ziga xoslik bilan tugaydi.

Koinotning kelib chiqishining boshqa modellari

Ko'rinadigan koinotning ko'rinishini tushuntiruvchi boshqa farazlar orasida quyidagi ikkitasi eng mashhurdir:

• Inflyatsiyaning xaotik nazariyasi - Andrey Linde nazariyasi. Ushbu nazariyaga ko'ra, butun hajmi bo'ylab bir hil bo'lmagan ma'lum bir skalyar maydon mavjud. Ya'ni, koinotning turli sohalarida skalyar maydon turli xil ma'nolarga ega. Keyin, maydon zaif bo'lgan joylarda hech narsa sodir bo'lmaydi, kuchli maydonga ega bo'lgan hududlar esa energiya tufayli kengayib (inflyatsiya) yangi olamlarni shakllantiradi. Ushbu stsenariy bir vaqtning o'zida paydo bo'lmagan va o'ziga xos elementar zarrachalar to'plamiga va, demak, tabiat qonunlariga ega bo'lgan ko'plab olamlarning mavjudligini nazarda tutadi.
• Li Smolin nazariyasi shuni ko'rsatadiki, Katta portlash koinot mavjudligining boshlanishi emas, balki uning ikki holati o'rtasidagi fazaviy o'tishdir. Katta portlashdan oldin koinot qora tuynukning o'ziga xos xususiyatiga yaqin bo'lgan kosmologik yagonalik shaklida mavjud bo'lganligi sababli, Smolin koinot qora tuynukdan paydo bo'lishi mumkinligini taxmin qiladi.

Natijalar

Tsiklik va boshqa modellar Katta portlash nazariyasi tomonidan javob bera olmaydigan bir qator savollarga, shu jumladan kosmologik yagonalik muammosiga javob berishiga qaramay. Shunga qaramay, inflyatsiya nazariyasi bilan birlashganda, Katta portlash koinotning kelib chiqishini to'liqroq tushuntiradi va ko'plab kuzatishlarga qo'shiladi.

Bugungi kunda tadqiqotchilar koinotning paydo bo'lishining mumkin bo'lgan stsenariylarini jadal o'rganishda davom etmoqdalar, ammo "Olam qanday paydo bo'lgan?" Degan savolga inkor etib bo'lmaydigan javob berishning iloji yo'q. — yaqin kelajakda muvaffaqiyatga erishishi dargumon. Buning ikkita sababi bor: kosmologik nazariyalarni bevosita isbotlash amalda mumkin emas, faqat bilvosita; Hatto nazariy jihatdan ham Katta portlashdan oldingi dunyo haqida aniq ma'lumot olish mumkin emas. Ushbu ikki sababga ko'ra, olimlar faqat farazlarni ilgari surishlari va biz kuzatayotgan koinotning tabiatini eng aniq tasvirlaydigan kosmologik modellarni yaratishlari mumkin.

Atrofdagi dunyoning ulug'vorligi va xilma-xilligi har qanday tasavvurni hayratda qoldirishi mumkin. Odamlarni, boshqa odamlarni o'rab turgan barcha ob'ektlar va ob'ektlar, har xil turdagi o'simliklar va hayvonlar, faqat mikroskop bilan ko'rish mumkin bo'lgan zarralar, shuningdek, tushunarsiz yulduz klasterlari: ularning barchasi "Olam" tushunchasi bilan birlashtirilgan.

Olamning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar inson tomonidan uzoq vaqt davomida ishlab chiqilgan. Hatto din yoki fanning asosiy tushunchasi yo'qligiga qaramay, qadimgi odamlarning qiziquvchan ongida dunyo tartibining tamoyillari va uni o'rab turgan makonda insonning mavqei haqida savollar paydo bo'ldi. Bugungi kunda koinotning paydo bo'lishi haqida qancha nazariyalar mavjudligini sanash qiyin, ulardan ba'zilari dunyoga mashhur olimlar tomonidan o'rganilgan, boshqalari esa mutlaqo hayoliydir.

Kosmologiya va uning predmeti

Zamonaviy kosmologiya - koinotning tuzilishi va rivojlanishi haqidagi fan - uning kelib chiqishi masalasini eng qiziqarli va hali ham etarlicha o'rganilmagan sirlardan biri deb biladi. Yulduzlar, galaktikalar, quyosh tizimlari va sayyoralarning paydo bo'lishiga hissa qo'shgan jarayonlarning tabiati, ularning rivojlanishi, koinotning paydo bo'lishining manbai, shuningdek uning hajmi va chegaralari: bularning barchasi o'rganilgan masalalarning qisqacha ro'yxati. zamonaviy olimlar tomonidan.

Dunyoning paydo bo'lishi haqidagi fundamental jumboqga javob izlash bugungi kunda Olamning paydo bo'lishi, mavjudligi va rivojlanishi haqida turli xil nazariyalar mavjudligiga olib keldi. Javoblarni izlayotgan, gipotezalarni yaratish va sinovdan o'tkazayotgan mutaxassislarning hayajonlari oqlanadi, chunki koinotning tug'ilishining ishonchli nazariyasi butun insoniyatga boshqa tizimlar va sayyoralarda hayot mavjudligi ehtimolini ochib beradi.

Olamning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar ilmiy tushunchalar, individual farazlar, diniy ta'limotlar, falsafiy g'oyalar va afsonalar xarakteriga ega. Ularning barchasi shartli ravishda ikkita asosiy toifaga bo'linadi:

1. Koinotni yaratuvchi tomonidan yaratilgan nazariyalar. Boshqacha aytganda, ularning mohiyati shundan iboratki, Olamni yaratish jarayoni ongli va ruhiy harakat, irodaning namoyon bo'lishi edi.
2. Ilmiy omillar asosida qurilgan olamning kelib chiqishi nazariyalari. Ularning postulatlari yaratuvchining mavjudligini ham, dunyoni ongli ravishda yaratish imkoniyatini ham qat'iyan rad etadi. Bunday farazlar ko'pincha o'rtachalik printsipi deb ataladigan narsaga asoslanadi. Ular nafaqat bizning sayyoramizda, balki boshqalarda ham hayotning mavjudligini taklif qiladi.

Kreatsionizm - dunyoni Yaratuvchi tomonidan yaratish nazariyasi

Nomidan ko'rinib turibdiki, kreatsionizm (yaratilish) koinotning kelib chiqishi haqidagi diniy nazariyadir. Bu dunyoqarash koinot, sayyora va insonning xudo yoki Yaratuvchi tomonidan yaratilishi tushunchasiga asoslanadi.

G‘oya uzoq vaqt davomida, ya’ni 19-asr oxirigacha, fanning turli sohalarida (biologiya, astronomiya, fizika) bilimlarni to‘plash jarayoni jadallashib, evolyutsiya nazariyasi keng tarqalguncha hukmronlik qildi. Yaratilayotgan kashfiyotlarga konservativ qarashlarga ega bo'lgan nasroniylarning o'ziga xos reaktsiyasi kreatsionizmga aylandi. O'sha paytdagi hukmron g'oya diniy va boshqa nazariyalar o'rtasida mavjud bo'lgan ziddiyatlarni kuchaytirdi.

Ilmiy va diniy nazariyalar o'rtasidagi farq nima?

Turli toifadagi nazariyalar o'rtasidagi asosiy farqlar, birinchi navbatda, ularning tarafdorlari tomonidan qo'llaniladigan atamalarda yotadi. Demak, ilmiy farazlarda yaratuvchi o‘rniga tabiat, ijod o‘rniga esa kelib chiqish mavjud. Shu bilan birga, turli xil nazariyalar tomonidan o'xshash yo'llar bilan yoritilgan yoki hatto butunlay takrorlanadigan masalalar mavjud.

Qarama-qarshi toifalarga mansub olamning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar uning paydo bo'lishining tarixini boshqacha. Masalan, eng keng tarqalgan gipotezaga (katta portlash nazariyasiga) ko'ra, Olam taxminan 13 milliard yil oldin shakllangan.

Bundan farqli o'laroq, koinotning paydo bo'lishining diniy nazariyasi butunlay boshqacha raqamlarni beradi:

• Xristian manbalariga ko'ra, Iso Masih tug'ilganda Xudo tomonidan yaratilgan Olamning yoshi 3483-6984 yillarni tashkil etgan.
• Hinduizm bizning dunyomizning yoshi taxminan 155 trillion yil ekanligini ko'rsatadi.

Kant va uning kosmologik modeli

20-asrgacha ko'pchilik olimlar olam cheksiz degan fikrda edilar. Ular vaqt va makonni shu sifat bilan tavsiflaganlar. Bundan tashqari, ularning fikriga ko'ra, Olam statik va bir hil edi.

Koinotning koinotdagi cheksizligi haqidagi g'oyani Isaak Nyuton ilgari surgan. Bu taxmin vaqt chegaralarining yo'qligi haqidagi nazariyani ishlab chiqqan kishi tomonidan ishlab chiqilgan. O'zining nazariy farazlarini davom ettirib, Kant koinotning cheksizligini mumkin bo'lgan biologik mahsulotlar soniga kengaytirdi. Bu postulat oxiri va boshi bo'lmagan qadimiy va keng dunyo sharoitida son-sanoqsiz mumkin bo'lgan variantlar bo'lishi mumkinligini anglatardi, buning natijasida har qanday biologik turning paydo bo'lishi haqiqatda sodir bo'lishi mumkin.

Hayot shakllarining yuzaga kelishi mumkin bo'lgan holatlarga asoslanib, keyinchalik Darvin nazariyasi ishlab chiqildi. Yulduzli osmonni kuzatish va astronomlarning hisob-kitoblari natijalari Kantning kosmologik modelini tasdiqladi.

Eynshteynning mulohazalari

20-asrning boshlarida Albert Eynshteyn o'zining koinot modelini nashr etdi. Uning nisbiylik nazariyasiga ko'ra, Olamda bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi jarayon sodir bo'ladi: kengayish va qisqarish. Biroq, u koinotning statsionar tabiati haqidagi ko'pchilik olimlarning fikriga qo'shildi, shuning uchun u kosmik itaruvchi kuch tushunchasini kiritdi. Uning ta'siri yulduzlarning tortishishini muvozanatlash va koinotning statik tabiatini saqlab qolish uchun barcha samoviy jismlarning harakatlanish jarayonini to'xtatish uchun mo'ljallangan.

Koinot modeli - Eynshteynga ko'ra - ma'lum bir o'lchamga ega, ammo chegaralar yo'q. Bu kombinatsiya fazoda bo'lgani kabi egri bo'lgandagina mumkin bo'ladi.

Bunday modelning makonining xususiyatlari:

• Uch o'lchovlilik.
• O'zingizni yopish.
• Gomogenlik (markaz va chekkaning yo'qligi), unda galaktikalar bir tekis taqsimlanadi.

A. A. Fridman: Koinot kengaymoqda

Olamning inqilobiy kengayuvchi modeli yaratuvchisi A. A. Fridman (SSSR) o‘z nazariyasini umumiy nisbiylik nazariyasini tavsiflovchi tenglamalar asosida qurdi. To‘g‘ri, o‘sha davr ilm-fan olamida umume’tirof etilgan fikr bizning dunyomiz turg‘un, shuning uchun uning ishiga yetarlicha e’tibor berilmagan edi.

Bir necha yil o'tgach, astronom Edvin Xabbl Fridmanning g'oyalarini tasdiqlovchi kashfiyot qildi. Yaqin atrofdagi Somon yo'lidan galaktikalar masofasi aniqlandi. Shu bilan birga, ularning harakat tezligi ular va bizning galaktikamiz orasidagi masofaga mutanosib bo'lib qolayotgani inkor etilmaydi.

Ushbu kashfiyot yulduzlar va galaktikalarning bir-biriga nisbatan doimiy "tarqalishi" ni tushuntiradi, bu esa koinotning kengayishi haqidagi xulosaga olib keladi.

Oxir oqibat, Fridmanning xulosalari Eynshteyn tomonidan tan olindi, keyinchalik u sovet olimining koinotning kengayishi haqidagi gipoteza asoschisi sifatidagi xizmatlarini eslatib o'tdi.

Bu nazariya va umumiy nisbiylik nazariyasi o'rtasida qarama-qarshiliklar mavjud deb aytish mumkin emas, lekin koinotning kengayishi paytida yulduzlarning chekinishiga sabab bo'lgan dastlabki impuls bo'lishi kerak. Portlash bilan taqqoslaganda, g'oya "Katta portlash" deb nomlandi.

Stiven Xoking va antropik printsip

Stiven Xokingning hisob-kitoblari va kashfiyotlari natijasi olamning kelib chiqishi haqidagi antropotsentrik nazariya edi. Uning yaratuvchisining ta'kidlashicha, inson hayoti uchun juda yaxshi tayyorlangan sayyoraning mavjudligi tasodifiy bo'lishi mumkin emas.

Stiven Xokingning koinotning paydo bo‘lishi haqidagi nazariyasi qora tuynuklarning bosqichma-bosqich bug‘lanishi, ularning energiyasini yo‘qotishi va Xoking nurlanishining tarqalishini ham nazarda tutadi.

Dalillarni qidirish natijasida 40 dan ortiq xususiyatlar aniqlandi va sinovdan o'tkazildi, ularga rioya qilish tsivilizatsiya rivojlanishi uchun zarurdir. Amerikalik astrofizik Xyu Ross bunday tasodifiy tasodifning ehtimolini baholadi. Natijada 10 -53 raqami bo'ldi.

Bizning koinotimizda har birida 100 milliard yulduzdan iborat trillion galaktikalar mavjud. Olimlar tomonidan olib borilgan hisob-kitoblarga ko'ra, sayyoralarning umumiy soni 10 20 bo'lishi kerak. Bu ko‘rsatkich avval hisoblanganidan 33 baravar kam. Binobarin, barcha galaktikalardagi hech bir sayyora hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi uchun qulay sharoitlarni birlashtira olmaydi.

Katta portlash nazariyasi: Koinotning kichik zarrachadan kelib chiqishi

Katta portlash nazariyasini qo'llab-quvvatlovchi olimlar koinot katta portlashning oqibati degan gipotezani baham ko'rishadi. Nazariyaning asosiy postulati - bu hodisadan oldin hozirgi koinotning barcha elementlari mikroskopik o'lchamlarga ega bo'lgan zarrachada joylashganligi haqidagi bayonotdir. Uning ichida bo'lgan holda, elementlar harorat, zichlik va bosim kabi ko'rsatkichlarni o'lchash mumkin bo'lmagan yagona holat bilan ajralib turardi. Ular cheksizdir. Bu holatdagi materiya va energiyaga fizika qonunlari ta'sir qilmaydi.

15 milliard yil oldin sodir bo'lgan voqea zarracha ichida paydo bo'lgan beqarorlik deb ataladi. Tarqalgan mayda elementlar bugungi kunda biz biladigan dunyoga asos solgan.

Boshida koinot mayda zarrachalardan (atomdan kichikroq) hosil bo'lgan tumanlik edi. Keyin ular birlashib, yulduz galaktikalarining asosi bo'lib xizmat qilgan atomlarni hosil qildilar. Portlashdan oldin nima sodir bo'lganligi, shuningdek, unga nima sabab bo'lganligi haqidagi savollarga javob berish koinotning paydo bo'lishi haqidagi ushbu nazariyaning eng muhim vazifalari hisoblanadi.

Jadvalda katta portlashdan keyin koinotning shakllanish bosqichlari sxematik tarzda tasvirlangan.

Yuqoridagi ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, koinot kengayishda va sovishda davom etmoqda.

Galaktikalar orasidagi masofaning doimiy o'sishi asosiy postulatdir: katta portlash nazariyasi nimadan farq qiladi. Koinotning shu tarzda paydo bo'lishini topilgan dalillar bilan tasdiqlash mumkin. Buni rad etish uchun ham sabablar bor.

Nazariya muammolari

Katta portlash nazariyasi amalda isbotlanmaganligini hisobga olsak, u javob bera olmaydigan bir nechta savollar borligi ajablanarli emas:

1. Yakkalik. Bu so'z olamning bir nuqtaga siqilgan holatini bildiradi. Katta portlash nazariyasi bilan bog'liq muammo - bunday holatda materiya va kosmosda sodir bo'ladigan jarayonlarni tasvirlashning mumkin emasligi. Bu erda umumiy nisbiylik qonuni qo'llanilmaydi, shuning uchun modellashtirish uchun matematik tavsif va tenglamalarni yaratish mumkin emas.
   Olamning dastlabki holati haqidagi savolga javob olishning tubdan imkonsizligi nazariyani boshidanoq obro'sizlantiradi. Uning ilmiy-ommabop ekspozitsiyalari faqat shu murakkablikdan o'tishda jim turishni yoki eslatishni afzal ko'radi. Biroq, Katta portlash nazariyasi uchun matematik asos yaratish ustida ishlayotgan olimlar uchun bu qiyinchilik asosiy to'siq sifatida tan olinadi.
2. Astronomiya. Bu sohada katta portlash nazariyasi galaktikalarning paydo bo'lish jarayonini tasvirlay olmasligi bilan yuzma-yuz keladi. Nazariyalarning joriy versiyalariga asoslanib, bir hil gaz buluti qanday paydo bo'lishini taxmin qilish mumkin. Bundan tashqari, uning zichligi hozircha har bir kubometr uchun bir atomga teng bo'lishi kerak. Ko'proq narsani olish uchun siz koinotning dastlabki holatini o'zgartirmasdan qilolmaysiz. Ushbu sohada ma'lumot va amaliy tajribaning etishmasligi keyingi modellashtirish uchun jiddiy to'siqlarga aylanadi.

Bizning galaktikamizning hisoblangan massasi va uning tortishish tezligini o'rganish natijasida olingan ma'lumotlar o'rtasida tafovut mavjud.

Kosmologiya va kvant fizikasi

Bugungi kunda kvant mexanikasiga asoslanmagan kosmologik nazariyalar yo'q. Axir, u atomning xatti-harakatini tavsiflash bilan shug'ullanadi va kvant fizikasi va klassik (Nyuton tomonidan tushuntirilgan) o'rtasidagi farq shundaki, ikkinchisi moddiy ob'ektlarni kuzatadi va tavsiflaydi, birinchisi esa kuzatish va o'lchashning faqat matematik tavsifini o'z ichiga oladi. . Kvant fizikasi uchun moddiy qadriyatlar tadqiqot mavzusi emas; bu erda kuzatuvchining o'zi o'rganilayotgan vaziyatning bir qismidir.

Bu xususiyatlardan kelib chiqqan holda, kvant mexanikasi Olamni tasvirlashda qiynaladi, chunki kuzatuvchi Olamning bir qismidir. Biroq, koinotning paydo bo'lishi haqida gapirganda, tashqi kuzatuvchilarni tasavvur qilishning iloji yo'q. Chetdan kuzatuvchi ishtirokisiz modelni ishlab chiqishga urinishlar J. Uiler tomonidan olamning kelib chiqishining kvant nazariyasi bilan tojlandi.

Uning mohiyati shundaki, har bir vaqtning har bir daqiqasida Olam bo'linadi va cheksiz ko'p nusxalar hosil bo'ladi. Natijada, parallel olamlarning har birini kuzatish mumkin va kuzatuvchilar barcha kvant alternativlarini ko'rishlari mumkin. Bundan tashqari, asl va yangi dunyolar haqiqiydir.

Inflyatsiya modeli

Inflyatsiya nazariyasi hal qilish uchun mo'ljallangan asosiy vazifa - bu katta portlash nazariyasi va kengayish nazariyasi tomonidan javobsiz qolgan savollarga javob izlash. Aynan:

1. Koinot nima sababdan kengaymoqda?
2. Katta portlash nima?

Shu maqsadda koinotning paydo bo'lishining inflyatsion nazariyasi kengayishni nol vaqtga ekstrapolyatsiya qilishni, koinotning butun massasini bir nuqtada cheklashni va ko'pincha katta portlash deb ataladigan kosmologik o'ziga xoslikni shakllantirishni o'z ichiga oladi.

Hozirgi vaqtda qo'llash mumkin bo'lmagan umumiy nisbiylik nazariyasining ahamiyatsizligi aniq bo'ladi. Natijada, umumiyroq nazariyani (yoki «yangi fizika»ni) ishlab chiqish va kosmologik yagonalik muammosini hal qilish uchun faqat nazariy usullar, hisob-kitoblar va chegirmalar qo'llanilishi mumkin.

Yangi alternativ nazariyalar

Kosmik inflyatsiya modelining muvaffaqiyatiga qaramay, bunga qarshi bo'lgan olimlar bor va uni asossiz deb atashadi. Ularning asosiy argumenti nazariya tomonidan taklif qilingan echimlarni tanqid qilishdir. Opponentlarning ta'kidlashicha, olingan echimlar ba'zi tafsilotlarni yo'qotadi, ya'ni nazariya boshlang'ich qiymatlar muammosini hal qilish o'rniga, ularni faqat mohirlik bilan qoplaydi.

Shu bilan bir qatorda bir nechta ekzotik nazariyalar mavjud bo'lib, ularning g'oyasi katta portlashdan oldin boshlang'ich qadriyatlarni shakllantirishga asoslangan. Olamning paydo bo'lishi haqidagi yangi nazariyalarni qisqacha quyidagicha ta'riflash mumkin:

• String nazariyasi. Uning tarafdorlari makon va vaqtning odatiy to'rt o'lchovidan tashqari, qo'shimcha o'lchamlarni kiritishni taklif qilishadi. Ular koinotning dastlabki bosqichlarida rol o'ynashi va ayni paytda siqilgan holatda bo'lishi mumkin edi. Ularning siqilish sababi haqidagi savolga javob berib, olimlar supertorlarning xossasi T-ikkilik ekanligini aytadigan javobni taklif qilishadi. Shuning uchun, iplar qo'shimcha o'lchamlarga "o'raladi" va ularning o'lchamlari cheklangan.
• Brane nazariyasi. U M-nazariyasi deb ham ataladi. Uning postulatlariga ko'ra, koinotning shakllanish jarayonining boshida sovuq, statik besh o'lchovli fazo-vaqt mavjud. Ulardan to'rttasi (fazoviy) cheklovlarga ega, yoki devorlar - uchta brana. Bizning makonimiz devorlardan biri vazifasini bajaradi, ikkinchisi esa yashiringan. Uchinchi uch o'lchamli bo'shliq to'rt o'lchovli bo'shliqda joylashgan va ikkita chegara chizig'i bilan chegaralangan. Nazariya uchinchi branning bizniki bilan to'qnashib, katta miqdorda energiya chiqarishini nazarda tutadi. Aynan shu sharoitlar katta portlashning paydo bo'lishi uchun qulay bo'ladi.

1. Tsiklik nazariyalar katta portlashning o'ziga xosligini inkor etib, koinotning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishini ta'kidlaydi. Bunday nazariyalarning muammosi termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko'ra entropiyaning ortishidir. Binobarin, oldingi davrlarning davomiyligi qisqaroq bo'lib, moddaning harorati katta portlash paytidagidan sezilarli darajada yuqori edi. Bu sodir bo'lish ehtimoli juda past.

Koinotning paydo bo'lishi haqida qancha nazariyalar mavjud bo'lmasin, faqat ikkitasi vaqt sinovidan o'tgan va doimiy ravishda ortib borayotgan entropiya muammosini engib o'tgan. Ular olimlar Shtaynxardt-Turok va Baum-Frampton tomonidan ishlab chiqilgan.

Olamning paydo bo'lishining bu nisbatan yangi nazariyalari o'tgan asrning 80-yillarida ilgari surilgan. Ularning ko'plab izdoshlari bor, ular unga asoslangan modellarni ishlab chiqadilar, ishonchlilik dalillarini qidiradilar va qarama-qarshiliklarni bartaraf etish uchun ishlaydilar.

String nazariyasi

Koinotning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar orasida eng mashhurlaridan biri - uning g'oyasining tavsifiga o'tishdan oldin, uning eng yaqin raqobatchilaridan biri bo'lgan standart modelning tushunchalarini tushunish kerak. U materiya va o'zaro ta'sirlarni bir necha guruhlarga bo'lingan ma'lum zarralar to'plami sifatida tasvirlash mumkinligini taxmin qiladi:

• Kvarklar.
• Leptonlar.
• Bozonlar.

Bu zarralar, aslida, koinotning qurilish bloklari, chunki ular juda kichik bo'lib, ularni tarkibiy qismlarga bo'lib bo'lmaydi.

Tarmoqlar nazariyasining o'ziga xos xususiyati shundaki, bunday g'ishtlar zarrachalar emas, balki tebranuvchi ultramikroskopik iplardir. Shu bilan birga, turli chastotalarda tebranuvchi iplar standart modelda tasvirlangan turli zarrachalarning analogiga aylanadi.

Nazariyani tushunish uchun simlar hech qanday materiya emas, ular energiya ekanligini tushunishingiz kerak. Shu sababli, simlar nazariyasi olamning barcha elementlari energiyadan iborat degan xulosaga keladi.

Yaxshi o'xshatish olov bo'ladi. Qarasa, uning moddiyligi haqida taassurot paydo bo'ladi, lekin unga tegib bo'lmaydi.

Maktab o'quvchilari uchun kosmologiya

Maktablarda astronomiya darslarida koinotning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar qisqacha o'rganiladi. Talabalarga bizning dunyomiz qanday shakllanganligi, hozirda nima sodir bo'layotgani va kelajakda qanday rivojlanishi haqidagi asosiy nazariyalar tasvirlangan.

Darslarning maqsadi bolalarni elementar zarralar, kimyoviy elementlar va osmon jismlarining paydo bo'lish tabiati bilan tanishtirishdir. Bolalar uchun koinotning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar Katta portlash nazariyasi taqdimotiga qisqartiriladi. O'qituvchilar vizual materiallardan foydalanadilar: slaydlar, jadvallar, plakatlar, rasmlar. Ularning asosiy vazifasi bolalarning ularni o'rab turgan dunyoga qiziqishini uyg'otishdir.

Koinot- bu bizni o'rab turgan cheksiz dunyo. Bular boshqa sayyoralar va yulduzlar, bizning Yer sayyoramiz, uning o'simliklari va hayvonlari, siz va men - bularning barchasi Koinot, shu jumladan Yerdan tashqarida - kosmos, sayyoralar, yulduzlar. Bu cheksiz va cheksiz materiya, uning mavjudligining eng xilma-xil shakllarini oladi.

Koinot- bu mavjud bo'lgan hamma narsa. Chang va atomlarning eng kichik donalaridan tortib yulduzlar dunyosi va yulduz tizimlarining ulkan materiya to'planishigacha. Koinot yoki fazo ulkan yulduzlar to'plamidan iborat.

Bularning barchasi qaerdan paydo bo'ldi?

Bir nechta nazariyalar mavjud, ulardan eng mashhuri katta portlash nazariyasidir.

70 yil oldin amerikalik astronom Edvin Xabbl galaktikalar rang spektrining qizil qismida joylashganligini aniqladi. Bu, "Doppler effekti" ga ko'ra, ular bir-biridan uzoqlashayotganini anglatardi. Bundan tashqari, uzoqroq galaktikalardan keladigan yorug'lik yaqinroqdagi yorug'likka qaraganda "qizilroq" bo'lib, bu uzoqdagilarning tezligi pastroq ekanligini ko'rsatdi. Ulkan materiya massalarining tarqalishi tasviri hayratlanarli darajada portlash rasmini eslatardi. Keyin Katta portlash nazariyasi taklif qilindi.

Hisob-kitoblarga ko'ra, bu taxminan 13,7 milliard yil oldin sodir bo'lgan. Portlash paytida koinot 10-33 santimetr o'lchamdagi "nuqta" edi. Hozirgi koinotning kengligi astronomlar tomonidan 156 milliard yorug'lik yilida baholanmoqda (taqqoslash uchun: "nuqta" protondan bir necha baravar kichik - vodorod atomining yadrosi, protonning o'zi Oydan kichikroq).

"Nuqta"dagi modda juda issiq edi, demak, portlash paytida juda ko'p yorug'lik kvantlari paydo bo'ldi. Albatta, vaqt o'tishi bilan hamma narsa soviydi va kvantlar paydo bo'lgan kosmosga tarqaladi, ammo Katta portlashning aks-sadolari bugungi kungacha saqlanib qolishi kerak edi.
Portlashning birinchi tasdig'i 1964 yilda amerikalik radioastronomlar R. Uilson va A. Penzias Kelvin shkalasi bo'yicha (-270 ° S) taxminan 3 ° haroratga ega bo'lgan relikt elektromagnit nurlanishni aniqlaganlarida keldi. Olimlar uchun kutilmagan bu kashfiyot Katta portlash foydasiga hisoblandi.

Shunday qilib, barcha yo'nalishlarda asta-sekin kengayib borayotgan subatomik zarralarning o'ta issiq bulutidan atomlar, moddalar, sayyoralar, yulduzlar, galaktikalar asta-sekin shakllana boshladi va nihoyat hayot paydo bo'ldi. Koinot hali ham kengayib bormoqda va bu qancha davom etishi noma'lum. Ehtimol, bir kun kelib u o'z chegarasiga etadi.

Katta portlash nazariyasi kosmologiya oldida turgan ko'plab savollarga javob berishga imkon berdi, ammo, afsuski, va, ehtimol, xayriyatki, u bir qator yangilarini ham keltirib chiqardi. Xususan: Katta portlashdan oldin nima sodir bo'ldi? Koinotning 1032 darajadan ortiq tasavvur qilib bo'lmaydigan haroratgacha qizishiga nima sabab bo'ldi? Nega koinot hayratlanarli darajada bir hil, ammo har qanday portlash paytida materiya turli yo'nalishlarda juda notekis tarqaladi?

Lekin asosiy sir, albatta, "fenomen". Uning qayerdan kelib chiqqani va qanday shakllangani noma'lum. Ilmiy-ommabop nashrlarda odatda "fenomen" mavzusi umuman yo'q qilinadi va ixtisoslashgan ilmiy nashrlarda ular bu haqda ilmiy nuqtai nazardan nomaqbul narsa sifatida yozadilar. Kembrij universiteti professori, dunyoga mashhur olim Stiven Xoking va Keyptaun universitetining matematika professori J. F. R. Ellis o‘zlarining “Uzoq masshtabli fazo-vaqt tuzilishi” kitobida shunday deydilar: “Bizning natijalarimiz buni tasdiqlaydi. Koinot cheklangan yillar oldin paydo bo'lgan degan tushuncha. Biroq, Katta portlash natijasida koinotning paydo bo'lishi nazariyasining boshlang'ich nuqtasi - "fenomen" - fizikaning ma'lum qonunlaridan tashqarida."

Shuni hisobga olish kerakki, "fenomen" muammosi juda katta muammoning faqat bir qismi, koinotning dastlabki holatining manbai muammosidir. Boshqacha qilib aytganda: agar koinot dastlab nuqtaga siqilgan bo'lsa, unda nima uni bu holatga keltirdi?

Ba'zi olimlar "fenomen" muammosini hal qilish uchun boshqa farazlarni taklif qilishadi. Ulardan biri "pulsatsiyalanuvchi olam" nazariyasidir. Unga ko'ra, Olam cheksiz, qayta-qayta yo bir nuqtaga qisqaradi yoki ba'zi chegaralargacha kengayadi. Bunday olamning na boshlanishi, na oxiri bor, faqat kengayish va qisqarish davrlari mavjud. Shu bilan birga, gipoteza mualliflari koinot har doim mavjud bo'lganligini ta'kidlaydilar va shu bilan "dunyoning boshlanishi" haqidagi savolni yo'q qiladilar.

Ammo haqiqat shundaki, hech kim pulsatsiya mexanizmi uchun qoniqarli tushuntirish bermadi. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Buning sabablari nimada? Nobel mukofoti laureati, fizik Stiven Vaynberg o'zining "Birinchi uch daqiqa" kitobida koinotdagi har bir muntazam pulsatsiya bilan fotonlar sonining nuklonlar soniga nisbati muqarrar ravishda ortib borishi kerakligini ta'kidlaydi. yangi pulsatsiyalar. Vaynberg shunday xulosaga keladi, shuning uchun koinotning pulsatsiya davrlari soni cheklangan, ya'ni ular bir nuqtada to'xtashlari kerak. Binobarin, "pulsatsiyalanuvchi olam"ning oxiri bor va shuning uchun ham boshlanishi bor.

Koinotning paydo bo'lishi haqidagi yana bir nazariya bu "oq tuynuklar" yoki kvazarlar nazariyasi bo'lib, ular butun galaktikalarni o'zidan "tupuradi".
“Fazo-vaqt tunnellari” yoki “kosmik kanallar” nazariyasi ham qiziq. Ularning g'oyasi birinchi marta 1962 yilda amerikalik nazariyotchi fizik Jon Uiler tomonidan o'zining "Geometrodinamika" kitobida ifodalangan bo'lib, unda tadqiqotchi transdimensional, g'ayrioddiy tez galaktikalararo sayohat qilish imkoniyatini shakllantirgan. "Kosmik kanallar" kontseptsiyasining ba'zi versiyalari ulardan o'tmish va kelajakka, shuningdek, boshqa olam va o'lchamlarga sayohat qilish uchun foydalanish imkoniyatini ko'rib chiqadi.

Stenfordlik fizik Andrey Linde Katta portlash nazariyasi javob bera olmaydigan savollarni beradi. Ulardan ba'zilari 2007 yilda Stenford Alumni jurnalida chop etilgan maqolada aytilgan: “Nima portladi? Nega u aynan shu vaqtda va hamma joyda birdaniga portladi? Katta portlashdan oldin nima bor edi?

Lindening fikricha, Katta portlash bir hodisa emas, balki tartibsiz va tarqoq inflyatsiya edi. U 1980-yillarda inflyatsiyaning xaotik nazariyasini ishlab chiqdi: Katta portlash kabi kengayishlar yetarli potentsial energiya berilgan holda fazoning istalgan joyida sodir bo'lishi mumkin.

"Biz butun koinot bir lahzada yaratilgan deb taxmin qildik", deydi Linde. - Lekin aslida unday emas".

1990-yillarda kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishini o'rganish turli xil intensivlikni ko'rsatdi, bu esa inflyatsiyaning xaotik nazariyasini qo'llab-quvvatlash uchun ba'zi dalillarni beradi.

Lindening fikricha, juda keng nuqtai nazardan qaraganda, koinot fan tomonidan yaratilgan doiraga mos kelmaydi: “Fizikaning bitta qonuni mavjud bo'lgan olam o'rniga, abadiy tartibsiz inflyatsiya o'z-o'zidan takrorlanadigan va abadiy ko'p olamning rasmini yaratadi. mumkin, - deydi Linde. - Parallel chiziqlar juda uzoq masofada kesishishi mumkin. Fizika qonunlari o'zgarishi mumkin... Biz bu qachon sodir bo'lishini ko'ra olmaymiz. Biz ulkan to‘p ichidagi chumolilarga o‘xshaymiz”.

Olamning kelib chiqishi haqidagi boshqa nazariyalar:

Ekpirotik nazariya

Ushbu nazariya tarafdorlari vaqti-vaqti bilan uning "singlisi" bilan to'qnashib ketadigan biznikiga parallel olam borligiga ishonishadi. To'qnashuv energiyasi kosmosda ulkan buzilishlarga olib keladi, natijada gaz tumanliklari, galaktikalar, yulduzlar va boshqa kosmik jismlarni hosil qiluvchi zarrachalar paydo bo'ladi.

To'qnashuvdan so'ng, olamlar tarqaladi, lekin ular qanchalik tarqalsa, ular bir-birlarini shunchalik ko'p jalb qila boshlaydilar (va nima uchun emas?). Asta-sekin ular yana yaqinlasha boshlaydilar va bu vaqtga kelib ikkala olamda ham yulduzlar yoki boshqa jismlar yo'q, hamma narsa termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko'ra bir tekis taqsimlanadi.

Olamlar yana to'qnashadi va yana to'qnashuv energiyasi zarralarni hosil qiladi va hokazo, bu cheksiz tsikl.

Oq tuynuklar

Biz hammamiz qora tuynuklar mavjudligi haqida eshitganmiz. Umuman olganda, hozirgi vaqtda ularning mavjudligini faqat tortishish maydonlarining buzilishi / yorug'lik burilishlari bilan taxmin qilish mumkin. Ammo olimlar allaqachon oq tuynuklar mavjudligi haqida gapirishmoqda. Axir, agar materiya qora tuynuk tomonidan so'rilsa, uni biron bir joyga tashlash kerak, shunday emasmi?

Va nazariy jihatdan, materiya so'rilishi emas, balki tashqariga chiqariladigan nuqtalar mavjud. Hozircha ular aniqlanmagan, ammo bu nazariya tarafdorlari yaqin kelajakda oq tuynukni kashf qilishdan umidini uzishmayapti.

Umuman olganda, oq tuynuklarning mavjudligi, agar ular haqiqatan ham topilgan bo'lsa, fizikaning bir nechta asosiy qonunlarini buzadi. Va agar haqiqatan ham oq tuynuk aniqlangan bo'lsa, unda hozirgi ilm-fanning poydevorini yaxshilab va yaxshilab (yana bir bor, aytmoqchi) tuzatish kerak bo'ladi.

Koinot Qora tuynukning mahsulidir

Juda qiziq nazariya, unga ko'ra materiyani noma'lum manzilga olib chiqadigan qora tuynuklar yomg'irdan keyin qo'ziqorinlardan ham tezroq paydo bo'ladigan yangi olamlarni yaratadi. Qora tuynuk tomonidan so'rilgan har bir zarracha, ulkan energiyaga ega bo'lgan zarracha portlagandan so'ng, yangi olamning boshlanishi bo'lishi mumkin. Bu Katta portlash bo'ladi va bunday portlashlar juda ko'p.

Har bir yaratilgan koinot, o'z navbatida, yangi qora tuynuklarni, ular esa yangi olamlarni yaratadi. Umuman olganda, boshim aylanmoqda, bu cheksiz bo'ronni tasavvur qilish juda qiyin.

Olamlarning kvant nazariyasi

Ushbu nazariya fantast yozuvchilar tomonidan o'z asarlarida juda tez-tez qo'llaniladi. Uning mohiyati o'zgaruvchanliklarning doimiy tarmoqlanishida yotadi. Misol uchun, endi siz do'konga borish yoki televizorni yoqish haqida qaror qabul qilyapsiz. Bir o'zgarmaslikda siz do'konga borasiz, boshqasida siz televizorni yoqasiz. Bizda allaqachon bir-biridan juda kam farq qiladigan ikkita olam bor, ammo biz qanchalik uzoqqa borsak, farqlar shunchalik kuchliroq bo'ladi.

Va umuman olganda, o'zgarishlar ko'plab omillarga, shu jumladan turli yo'nalishlarda harakatlanadigan atomlarning xatti-harakatlariga va boshqalarga bog'liq bo'lgan "tarmoq". Natijada, har lahzada milliardlab milliardlab yangi o'zgarmasliklar paydo bo'ladi va ular bir-biridan qanchalik uzoqda bo'lsa, bu olamlar shunchalik farq qiladi.

Majoziy ma'noda buni har bir pichog'i cheksiz bo'linadigan fan sifatida tasavvur qilish mumkin va keyingi qismlarning har biri yana bo'linadi va hokazo ...