120
Разговор пойдёт не про одноименный фильм, хотя фильм тоже не плохой. Поговорим о Вселенной, какой её представлял Стивен Хокинг. А в связи с тем, что на ЯПе в постоянном онлайне крутится много физиков-теоретиков, а также физиков-ядерщиков и ядерщиц, чьё мнение будет весьма интересным для мирового научного сообщества, то этот пост может оказаться весьма полезным и познавательным.
Тут надо сразу сказать, что хотя Хокинг внёс существенный вклад в окончательную на этот момент теорию эволюции Вселенной, начало этой теории заложили великий Эйнштейн и советский учёный теоретик в 20-х годах прошлого века Фридман.
Самым главным свойством Вселенной является её постоянное расширение. Впервые гипотезу о расширении Вселенной выдвинул Альберт Эйнштейн, однако строгих расчётов им предложено не было.
Но в 1929 г. Эдвин Хаббл сделал эпохальное открытие: оказалось, что в какой бы части неба ни вести наблюдения, все далекие галактики быстро удаляются от нас. Иными словами, Вселенная расширяется. А ведь до начала XX в. все считали, что Вселенная либо существовала всегда в неизменном состоянии, либо была сотворена в какой-то момент времени в прошлом примерно такой, какова она сейчас.
Наблюдения Хаббла говорили о том, что произошёл так называемый Большой взрыв, до которого Вселенная была бесконечно малой и бесконечно плотной. Большой взрыв можно считать началом отсчета времени в том смысле, что более ранние времена были бы просто не определены. Подчеркнем, что такое начало отсчета времени очень сильно отличается от всего того, что предлагалось до Хаббла.
Правда, на первый взгляд, тот факт, что Вселенная кажется нам одинаковой во всех направлениях, может говорить о какой-то выделенности нашего местоположения во Вселенной. В частности, раз мы видим, что все остальные галактики удаляются от нас, значит, мы находимся в центре Вселенной.
Но этому есть вполне разумное объяснение: Это вроде бы как надутый шарик, на который нанесены точки, если его все больше надувать. Расстояние между любыми двумя точками увеличивается, но ни одну из них нельзя назвать центром расширения. Притом чем больше расстояние между точками, тем быстрее они удаляются друг от друга.
Существуют и другие гипотезы зарождения и дальнейшей эволюции мироздания. Ряд ученых придерживались мнения, что в результате квантовых флуктуаций она возникла из вакуума. В их числе был и знаменитый Стивен Хокинг. Потом он поменял свою точку зрения.
Совокупность наблюдаемых галактик всех типов и их скоплений, а также межгалактической среды, образует Вселенную. А что было до возникновения Вселенной?
Это можно только предполагать. Абсолютно тёмное, бездонное нечто, без края и конца. До Большого взрыва не было ничего: ни материи, ни пространства, ни времени. Ни планет, ни звёзд, ни тёмной материи, ни антиматерии, ни чёрных дыр, ни бозона Хигнса, ни даже Бога. Так как не было людей, которые его впоследствии придумали. И не было, главной движущей силы Космоса- Гравитации. Космос был уныл и печален, пока, непонятно откуда-то взявшаяся точка сингулярности, не разродилась Большим взрывом.
Сама будущая Вселенная представляла собой некую субстанцию с бесконечно малым объёмом и бесконечно большой плотностью. Точка сингулярности- это зародыш будущей Вселенной.
До возникновения Вселенной понятие времени было лишено смысла.
Сразу же возникает резонный вопрос, а что окружало точку сингулярности? Бездонный пустой космос с температурой абсолютного нуля по Цельсию, или что? Скорее всего то, что мы пока не можем осмыслить своим земным разумом- абсолютное Ничто. Так, как пока ещё не существовало ни пространства ни времени, и ни материи ни энергии.
И тут внимание, моя версия. Значок "Абсолютное Ничто"- это цифра ноль, перечёркнутая посердине двумя горизонтальными линиями.
Учёные уже высчитали, что Большой взрыв произошёл 13,8 млрд лет назад.
В настоящее время наукой выделяются следующие этапы после Большого взрыва:
"Самый ранний из известных нам периодов называется Планковской эрой, он занимает отрезок от 0 до 10-43 секунд. В это время вся материя и энергия Вселенной была собрана в одной точке, а четыре основных взаимодействия были едины;
Эпоха Великого объединения (с 10−43 по 10−36 секунд).
Она характеризуется появлением кварков и разделением основных видов взаимодействий. Главным событием этого периода считается выделение гравитационной силы. В эту эру начали формироваться законы Вселенной. Сегодня мы имеем возможность для подробного описания физических процессов этой эпохи;
Третий этап творения называется Эпохой инфляции (с 10−36 по 10−32).
В это время началось стремительное движение Вселенной со скоростью, значительно превосходящей световую. Она становится больше, чем современная видимая Вселенная. Начинается охлаждение. В данный период окончательно разделяются фундаментальные силы мироздания;
В период с 10−32 по 10−12 секунды появляются «экзотические» частицы типа бозона Хиггса, пространство заполнила кварк-глюонная плазма.
Промежуток с 10−12 по 10−6 секунды называется эпохой кварков, с 10−6 по 1 секунду – адронов, в 1 секунду после Большого взрыва начинается эра лептонов;
Фаза нуклеосинтеза. Она длилась примерно до третьей минуты от начала событий. В этот период во Вселенной из частиц возникают атомы гелия, дейтерия, водорода. Продолжается охлаждение, пространство становится прозрачным для фотонов;
Через три минуты после Большого взрыва начинается эра Первичной рекомбинации.
В этот период появилось реликтовое излучение, которое астрономы изучают до сих пор;
Период 380 тыс. – 550 млн лет называют Темными веками.
Вселенная в это время заполнена водородом, гелием, различными видами излучения. Источников света во Вселенной не было;
Через 550 млн лет после Сотворения появляются звезды, галактики и прочие чудеса Вселенной. Первые звезды взрываются, освобождая материю для образования планетных систем. Данный период называется Эрой реионизации;
В возрасте 800 млн лет во Вселенной начинают образовываться первые звездные системы с планетами. Наступает Эра вещества. Вселенная стала похожа на то, что мы видим сейчас. В этот период формируется и наша родная планета"
Но самый весомый недостаток данной теории – ее неспособность объяснить феномен Большого взрыва, он просто воспринимается как свершившийся факт. Мы не знаем, как выглядела Вселенная до момента сингулярности.
Недостатки теории Большого взрыва
Некоторые ученые отмечают в теории Большого взрыва слабые места. Если бы мироздание образовалось мгновенно из одной небольшой точки, то должно было существовать неоднородное распределение вещества, чего мы не наблюдаем.
Также данная модель не может объяснить, куда подевалась антиматерия, количество которой в «момент творения» не должно было уступать обычной барионной материи. Однако сейчас число античастиц во Вселенной мизерно.
Предпринимались попытки улучшить существующую теорию Большого взрыва. Например, существует гипотеза о цикличности Вселенной, согласно которой, рождение из сингулярности – не более чем ее переход из одного состояния в другое. Правда, такой подход противоречит второму закону термодинамики.
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
“Сжатие” космических просторов возможно! При достижении максимальных размеров, она может разрушиться. Плотность черной материи может достичь критических показателей, из-за чего она начнёт 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.
Вообще-то, преобладает версия, что в какой-то определённый момент, Вселенная перестанет расширятся и начнёт сжиматься, пока пространство и время не "схлопнутся" в одну точку. Что после этого произойдёт, никто не знает. Превратится ли наша Вселенная в очередную точку сингулярности, чтобы затем снова "бахнуть", или просто в "урну" с прахом Вселенной.
Существует реальная возможность существования параллельных миров.
Да, наша Вселенная может быть лишь одной из многих других, отличных от нашей. Всё зависит от того факта, может ли Большой взрыв, который положил начало нашей Вселенной, произойти в других местах. Если так, то существование бесчисленного количества других миров, с другими физическими законами, действительно возможно.
Сейчас есть две основные частные теории для описания Вселенной – общая теория относительности и квантовая механика. Обе они – результат огромных интеллектуальных усилий ученых первой половины нашего века. Общая теория относительности описывает гравитационное взаимодействие и крупномасштабную структуру Вселенной, т. е. структуру в масштабе от нескольких километров до миллиона миллиона миллиона миллиона (единица с двадцатью четырьмя пулями) километров, или до размеров наблюдаемой части Вселенной.
Квантовая механика же имеет дело с явлениями в крайне малых масштабах, таких, как одна миллионная одной миллионной сантиметра. И эти две теории, к сожалению, несовместны – они не могут быть одновременно правильными. Одним из главных направлений исследований в современной физике и главной темой этой книги является поиск новой теории, которая объединила бы две предыдущие в одну – в квантовую теорию гравитации. Пока такой теории нет, и ее, может быть, еще придется долго ждать, но мы уже знаем многие из тех свойств, которыми она должна обладать.
Стивен Хокинг мечтал объединить эти 2 теории в одну и вывести общую формулу, которая бы показывала процесс эволюции Вселенной. Но не успел. Выдающийся учёный 21-го века и Человек с большой буквы умер в 2018 году.
Информация взята с книги Стивена Хокинга "Краткая история времени"
aleksst/c/
yaplakal.com