Современные теории происхождения вселенной

Posted on: August 23rd, 2011 by Spade 5 Comments »

Если спросить первого встречного на улице, что он знает о происхождении вселенной, скорее всего вы услышите: «эээ… большой взрыв вроде был или типа того…». Более подробной информации – что взорвалось, почему, и что было до этого «взрыва» почти никто вам не предоставит. Кроме того, мало кто знает, что эта теория очень стара – не так далеко до празднования 100-го дня рождения – и наука уже сделала много шагов (в том числе ложных и позже отвергнутых) в этом направлении.

Сам термин «The Big Bang» («большой бабах») был впервые использован Фредом Хойлом на популярном радио шоу «Би-би-си», когда он, насмехаясь над этой теорией, отстаивал свою – теорию стационарной, неизменной вселенной. С тех пор термин используется вполне серьезными людьми, и больше не вызывает смеха (разве что при ассоциации со всеми любимым сериалом о Шелдоне и Леонарде).

Фридман

Идея взрывного расширения была принята после того, как Хабл в 1929 году открыл «разбегание» галактик. Научное обоснование в замерзающем и голодном Ленинграде в 20-х годах выдвинул Александр Фридман. Используя теорию относительности Эйнштейна, он отбросил статическую парадигму, оставив предположения об изотропности и замкнутости. Так он обнаружил, что уравнения Эйнштейна описывают сферическую вселенную, которая начинается с точки, расширяется до некоторого максимального размера, а затем вновь сжимается в точку. Большой взрыв (плотность вещества в начальный момент бесконечна, а размер «исчезающе мал») и большое схлопывание отмечают начало и конец вселенной – в этих точках математические величины уравнений Эйнштейна становятся неопределенными, а пространство-время не может существовать.

Спрашивать «а что за её пределами?» – не совсем корректно: для наблюдателя в замкнутой вселенной трехмерное сферическое пространство – это все что есть, за его пределами ничего нет (иными словами, «замкнутость на себя»).

Данная теория, однако, споткнулась об энтропию. По закону сохранения энергии постепенно после многих циклов расширения-сжатия, вселенная должна была перейти в состояние тепловой однородности – смерти…

Что касается образования элементов  – легкие были образованы в ранней вселенной, а тяжелые – в звездах (и выбрасывались в открытый космос в момент взрыва звезды). На долю тяжелых элементов приходится не более 2%, но именно они важны для нас (земля, воздух, наши тела – на их основе). Астрофизик Мартин Рис сказал по этому поводу: «Мы – звездная пыль, пыль давно умерших звезд».

Хитрый вакуум

Насчет вакуума интересны два факта. Во-первых, он обладает энергией (хотя, казалось бы, откуда?), а во вторых, бывает нескольких типов. Вакуум нашей вселенной условно называют «истинным», вакуум другого типа в противоположность – «ложным», который намного более энергоемкий (есть еще третий тип – «вакуум великого объединения»). Так вот следующий этап развития теории происхождения вселенной – образование островных вселенных в море ложного вакуума (опять таки, что за пределами моря – вопрос не корректный). В нашей вселенной есть всего два типа энергии – гравитация (притяжение) и отталкивание. Это «море ложного вакуума» невообразимо быстро «разбегается» из-за энергии отталкивания, а внутри него образуются пузыри вселенных – путем локального взрыва (уже не такого уж «большого» – в масштабах моря). Вселенные растут быстро, но море разбегается еще быстрее, и потому в промежутках между только что появившимися вселенными образуются новые. Это можно сравнить с взбалтыванием мыльной воды. Таким образом «большой взрыв» в рамках этой теории – уже не одномоментное событие: множество их было в прошлом, и бесконечно много ожидает в будущем (опять напомню, что понятие «раньше, позже» – понятия исключительно нашего пространства).

Интересно, что внутри нашей вселенной тоже можно наблюдать отклонение от линейности пространства времени – на «планковских масштабах» (планковская длинна – одна миллиардно-трилионно-трилионная доля сантиметра), мы уже наблюдаем пространственно-временную пену. Там события происходят не линейно для нашего понимания – то есть частица может умереть раньше, чем родится.

Издевательство над ЭГО

Есть бесконечное множество вселенных, где такой же человек, как Вы (Ваш клон), живет на такой же планете,  читает эту же самую статью и точно так же задумывается над этой фразой…

Поясним… Дело в том, что при взрыве внутри моря – у новой вселенной есть запас вещества с высокой плотностью. По мере расширения – плотность падает, а количество вещества растет. Но в определенный момент этот процесс останавливается, и объем вещества вселенной становится конечным. Далее обращаясь к квантовой механике, вспоминаем принцип неопределенности Гейзенберга – нельзя одновременно измерить скорость и положение частицы – точностью одного из параметров придется пожертвовать, чтоб узнать другой получше. В квантовом мире будущее не определяется прошлым однозначно – можно лишь подсчитать вероятность исходов, и квантовая неопределенность не позволяет различить слишком похожие истории. То есть, начиная с определенного масштаба углубления – спуск на более малые величины не принесет выгоды – новых исходов не появится.

Далее, если мы возьмем некий регион пространства – размером похожий на нашу вселенную – например, с радиусом 80-млрд. световых лет, и, имея конечный объем вещества внутри него – можно сделать вывод, что количество всех возможных сочетаний частиц и историй их поведения – конечен. Он, безусловно, огромен, и зависит от границ региона – для нашего случая, это значение 10 в степени 10 в степени 123. Но настоящий математик, зацепится не за эту невообразимую цифру, а именно за слово конечен.

Теперь объединяя два факта – число вселенных бесконечно, и число состояний в них конечно (хоть и огромно) – приходим к выводу, что существует бесконечно много одинаковых вселенных. И каждая история внутри моря – повторяется бесконечное число раз. С другой стороны есть вселенные, где истории протекают по-другому, например – где Элвис жив, а на выборах США – Обама проиграл.

Осознавая это, будет понятно, что у нас теперь нет возможности претендовать на уникальность – ни в масштабах цивилизации, ни на личном уровне. По бесконечным просторам космоса разбросано бесчисленное множество идентичных (абсолютно идентичных) сгустков материи – и в смысле планеты, и в смысле нашего человеческого тела.

Последний вопрос – с чего это вдруг море ложного вакуума стало расширяться? Опять квантовая теория приходит на помощь – вселенная может тунеллировать под энергетическим барьером, и появиться по другую сторону – как это происходит с ядерными частицами в гамовской (речь идет о русском физике Гамове) теории радиоактивного распада. То есть возникнуть из ничего…

Сценарии конца

Что касается нашей вселенной – варианта два (наука точно не знает :)): либо она сожмется и взорвется, либо умрет «холодной смертью»:

  • Расширение постепенно сменится сжатием, галактики станут сходиться все ближе, пока не сольются в сплошной конгломерат звезд. Небо будет все ярче – не изза звезд, которые к тому времени уже умрут, а изза растущего микроволнового излучения. Оно разогреет все вещество до высочайших температур, и существа, которые еще будут живы, на себе почувствуют, что такое ад. Постепенно все сколлапсируется.
  • Либо… Вселенная будет расширяться вечно, звезды исчерпают ядерное топливо и остынут. Вселенная станет совершенно темной и холодной с призрачными галактиками, разлетающимися кто куда в расширяющейся пустоте. Постепенно все объекты превратятся в пыль (даже черные дыры не существуют вечно – на определенном этапе они «испаряются»).

На последок

Квантовое туннелирование из ничего полностью нас устраивает… Кроме одной маленькой детали: процесс тунеллирования опирается на те же физические законы, что и образовавшаяся позже вселенная. Следовательно, законы должны уже существовать еще до образования хоть чего-то. Могут ли законы существовать независимо от матери, которую они описывают, так сказать – сами по себе? Законы выражаются в форме математических уравнений. Означает ли это, что материи должен предшествовать некий «ум», который хранит чистую информацию? Это Творец или нечто иное?

Похоже на самый главный вопрос, при всей мощи научных теорий и нашего прогресса –  мы до сих пор не нашли ответ.

Вся информация взята из книги “Мир многих миров” Алекс Виленкин (приносим извинения за возможные неточности научных описаний). Коллектив AcesTime советует к прочтению!

5 Responses

  1. Alena says:

    Никак не могу свыкнуться с мыслью, что где-то может быть мой клон и я не уникальна:-)

    • Spade says:

      Есть вселенные, где твой клон – президент Украины, если это тебя утешит :). Хотя не стоит забывать, что это всего лишь гипотезы современной науки.

  2. Alena says:

    Оо.. Ну это уже не плохо :)

  3. Гусейн Гурбанов says:

    Нет ничего философского, логически осмысленного в ТБВ (теории большого взрыва), ибо «ОДНОРОДНО СУЩНОСТНЫМ (оРд-о Сщ-ным) САМО ПО СЕБЕ (СПС) ХАРАКТЕРНЫМ ( Хрк-рным)- №1 – переходом» МИНИМАЛЬНО ВОЗМОЖНО (МнмВ-о) АКТУАЛЬНОГО (Акт-ого) СОСТОЯНИЯ МАТЕРИИ (Сст-я М-и) в МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНО (МксВ-о) Акт-ое Сст-е М-и нельзя подменить «не оРд-о Сщ-ный не СПС Хрк-рный – №2 – переход » М-и от Сст-я ПОТЕНЦИАЛЬНОГО (Птнц-ого) к Акт-ому. Если под «сингулярностью (Снг-ью)» подразумевается Птнц-ое Сст-е М-и, то переход №1 к этому Сст-ю не применим, а применимый к Сст-ю этому переход №2 /что, если даже в угоду ТБВ подменим понятием «взрыв»/ констатирует не СПС Хрк-рность изменения М-и; если же «Снг-ью» именуют МнмВ-о Акт-ое Сст-е М-и, то не только вопрос «куда же делось М-и Птнц-ое Сст-е?» сокрушает не цементирующийся всё новыми и новыми гипотезами «научный каркас» ТБВ, но и подмена понятия «взрыва» должного предшествовать появлению «Снг-и» на его «исходящую» из этого Сст-я анти понятийную интерпретацию, на «большой взрыв»!
    Очень жаль, что люди великолепно овладевшие азами физики не постарались присовокупить к ним и азы философии.
    P.S.В противном случае складывается впечатление того, что, именно, обстоятельство отсутствия в те далёкие времена понятия «пороха» и сопряжённого с ним понятия «взрыва» помешало древнегреческим философам разработавшим почти все известные космологические концепции разработать что-то наподобие ТБВ!

  4. Позвольте уведомить ВАС, что в книгах МИРЫ, НЕБОЛЕНИЕ, СУЩЕЕ:
    http://www.koob.ru/rudoy/, изложена расширенная трактовка мироздания,
    весьма отличающаяся от рассмотренных Вами. Возможно ВЫ проявите интерес
    к ним и тогда можно будет отобрать наиболее приемлемую для описания реальности.
    С уважением Анатолий Рудой.

Leave a Reply