Veličina i raznolikost okolnog svijeta može zadiviti svaku maštu. Svi predmeti i objekti koji okružuju osobu, druge ljude, razne vrste biljaka i životinja, čestice koje se mogu vidjeti samo mikroskopom, kao i neshvatljiva zvjezdana jata: sve ih objedinjuje koncept "Univerzuma".
Teoriju o poreklu Univerzuma je čovek razvijao dugo vremena. Unatoč nepostojanju čak ni početnog koncepta religije ili nauke, u radoznalim umovima starih ljudi postavljala su se pitanja o principima svjetskog poretka i o položaju osobe u prostoru koji ga okružuje. Teško je izbrojati koliko teorija o nastanku Univerzuma danas postoji, neke od njih proučavaju vodeći svjetski poznati naučnici, druge su iskreno fantastične.
Kosmologija i njen predmet
Modernokosmologija - nauka o strukturi i razvoju svemira - smatra pitanje njegovog nastanka jednom od najzanimljivijih i još uvek nedovoljno proučavanih misterija. Priroda procesa koji su doprinijeli nastanku zvijezda, galaksija, solarnih sistema i planeta, njihov razvoj, izvor nastanka Univerzuma, kao i njegova veličina i granice: sve je to samo kratka lista proučavanih problema modernih naučnika.
Potraga za odgovorima na temeljnu zagonetku o formiranju svijeta dovela je do toga da danas postoje različite teorije o nastanku, postojanju, razvoju Univerzuma. Uzbuđenje stručnjaka u potrazi za odgovorima, izgradnjom i testiranjem hipoteza je opravdano, jer će pouzdana teorija o rođenju Univerzuma otkriti cijelom čovječanstvu vjerovatnoću postojanja života u drugim sistemima i planetama.
Teorije o nastanku Univerzuma imaju karakter naučnih koncepata, pojedinačnih hipoteza, religijskih učenja, filozofskih ideja i mitova. Svi su uslovno podijeljeni u dvije glavne kategorije:
- Teorije prema kojima je Univerzum stvorio kreator. Drugim riječima, njihova suština je da je proces stvaranja Univerzuma bio svjesno i produhovljeno djelovanje, manifestacija volje višeg uma.
- Teorije o poreklu Univerzuma, izgrađene na osnovu naučnih faktora. Njihovi postulati kategorički odbacuju i postojanje tvorca i mogućnost svjesnog stvaranja svijeta. Takve hipoteze se često zasnivaju na onome što se naziva principom osrednjosti. Oni pretpostavljaju mogućnostživot ne samo na našoj planeti, već i na drugima.
Kreacionizam - teorija stvaranja svijeta od strane Stvoritelja
Kao što ime govori, kreacionizam je religiozna teorija o poreklu univerzuma. Ovaj pogled na svet zasniva se na konceptu stvaranja Univerzuma, planete i čoveka od strane Boga ili Stvoritelja.
Ideja je bila dominantna dugo vremena, sve do kraja 19. veka, kada se ubrzao proces akumulacije znanja u različitim oblastima nauke (biologija, astronomija, fizika), a evoluciona teorija postala široko rasprostranjena. Kreacionizam je postao svojevrsna reakcija kršćana koji se pridržavaju konzervativnih pogleda na otkrića koja se stiču. Dominantna ideja evolucijskog razvoja u to vrijeme samo je intenzivirala kontradikcije koje su postojale između religijskih i drugih teorija.
Koja je razlika između naučnih i religijskih teorija
Glavne razlike između teorija različitih kategorija leže prvenstveno u terminima koje koriste njihovi pristaše. Dakle, u naučnim hipotezama, umjesto kreatora - priroda, a umjesto stvaranja - porijeklo. Uz ovo, postoje pitanja koja su na sličan način pokrivena različitim teorijama ili čak potpuno duplirana.
Teorije o poreklu Univerzuma, koje pripadaju suprotnim kategorijama, datiraju samu njegovu pojavu na različite načine. Na primjer, prema najčešćoj hipotezi (teoriji velikog praska), Univerzum je nastao prije oko 13 milijardi godina.
Nasuprot tome, religijska teorija o poreklu svemira daje potpuno različite brojeve:
- Prema Christianuizvori, starost svemira koji je stvorio Bog u vrijeme rođenja Isusa Krista bila je 3483-6984 godina.
- Hinduizam sugerira da je naš svijet star otprilike 155 triliona godina.
Kant i njegov kosmološki model
Do 20. veka većina naučnika je bila mišljenja da je univerzum beskonačan. Ovaj kvalitet karakteriziraju vrijeme i prostor. Osim toga, po njihovom mišljenju, Univerzum je bio statičan i uniforman.
Ideju o beskonačnosti svemira u svemiru iznio je Isaac Newton. Razvoj ove pretpostavke sproveo je Emmanuel Kant, koji je razvio teoriju da takođe ne postoje vremenska ograničenja. Idući dalje, u teorijskim pretpostavkama, Kant je proširio beskonačnost univerzuma na broj mogućih bioloških proizvoda. Ovaj postulat je značio da u uslovima antičkog i ogromnog sveta, bez kraja i početka, može postojati bezbroj mogućih opcija, usled kojih je pojava bilo koje biološke vrste stvarna.
Na osnovu ove teorije o mogućem porijeklu životnih oblika, Darwinova teorija je kasnije razvijena. Posmatranja zvjezdanog neba i rezultati astronomskih proračuna potvrdili su Kantov kosmološki model.
Einsteinove misli
Početkom 20. veka, Albert Ajnštajn je objavio sopstveni model univerzuma. Prema njegovoj teoriji relativnosti, u Univerzumu se istovremeno odvijaju dva suprotna procesa: širenje i kontrakcija. Međutim, onsložio se sa mišljenjem većine naučnika o stacionarnosti Univerzuma, pa je uveo koncept kosmičke odbojne sile. Njegov uticaj je dizajniran da uravnoteži privlačnost zvijezda i zaustavi proces kretanja svih nebeskih tijela kako bi se održala statična priroda Univerzuma.
Model Univerzuma - prema Einsteinu - ima određenu veličinu, ali nema granica. Takva kombinacija je izvodljiva samo kada je prostor zakrivljen na isti način kao što se to dešava u sferi.
Karakteristike prostora takvog modela su:
- Trodimenzionalni.
- Zatvara se.
- Homogenost (nedostatak centra i ruba), u kojoj su galaksije ravnomjerno raspoređene.
A. A. Friedman: Univerzum se širi
Tvorac revolucionarnog modela svemira koji se širi, A. A. Fridman (SSSR) izgradio je svoju teoriju na osnovu jednačina koje karakterišu opštu teoriju relativnosti. Istina, općeprihvaćeno mišljenje u tadašnjem naučnom svijetu bilo je statičnost našeg svijeta, pa se njegovom radu nije poklanjala dužna pažnja.
Nekoliko godina kasnije, astronom Edwin Hubble napravio je otkriće koje je potvrdilo Friedmanove ideje. Otkriveno je uklanjanje galaksija iz obližnjeg Mliječnog puta. Istovremeno, činjenica da je brzina njihovog kretanja proporcionalna udaljenosti između njih i naše galaksije postala je nepobitna.
Ovo otkriće objašnjava konstantno "povlačenje" zvijezda i galaksija u odnosu jedna na drugu, što dovodi do zaključka oširenje svemira.
Konačno, Friedmanove zaključke je prepoznao i Ajnštajn, kasnije je spomenuo zasluge sovjetskog naučnika kao osnivača hipoteze o širenju Univerzuma.
Ne može se reći da postoje kontradikcije između ove teorije i opšte teorije relativnosti, međutim, sa širenjem Univerzuma, morao je postojati početni impuls koji je izazvao raspršivanje zvijezda. Po analogiji sa eksplozijom, ideja je nazvana "Veliki prasak".
Stephen Hawking i antropski princip
Rezultat proračuna i otkrića Stephena Hawkinga bila je antropocentrična teorija o poreklu Univerzuma. Njegov tvorac tvrdi da postojanje planete tako dobro pripremljene za ljudski život ne može biti slučajno.
Teorija Stephena Hawkinga o poreklu svemira takođe predviđa postepeno isparavanje crnih rupa, njihov gubitak energije i emisiju Hawkingovog zračenja.
Kao rezultat potrage za dokazima, identifikovano je i verifikovano više od 40 karakteristika čije je poštovanje neophodno za razvoj civilizacije. Američki astrofizičar Hugh Ross procijenio je vjerovatnoću takve nenamjerne slučajnosti. Rezultat je bio broj 10-53.
Naš univerzum uključuje trilion galaksija, od kojih svaka ima 100 milijardi zvijezda. Prema proračunima naučnika, ukupan broj planeta bi trebao biti 1020. Ova brojka je 33 reda veličine manja od prethodno izračunate. Stoga, nijedna planeta u svim galaksijama ne može kombinovati uslove koji bi bili pogodni za spontano formiranje.život.
Teorija velikog praska: Nastanak svemira iz zanemarljive čestice
Naučnici koji podržavaju teoriju velikog praska dijele hipotezu da je svemir rezultat velikog praska. Glavni postulat teorije je tvrdnja da su prije ovog događaja svi elementi sadašnjeg Univerzuma bili zatvoreni u česticu koja je imala mikroskopske dimenzije. Dok su bili unutar njega, elementi su bili okarakterisani jedinstvenim stanjem u kojem indikatori kao što su temperatura, gustina i pritisak nisu mogli da se mere. One su beskrajne. Na materiju i energiju u ovom stanju ne utiču zakoni fizike.
Uzrok eksplozije, koja se dogodila prije 15 milijardi godina, naziva se nestabilnost koja je nastala unutar čestice. Raštrkani sićušni elementi označili su početak svijeta koji danas poznajemo.
U početku, Univerzum je bio maglina formirana od sićušnih čestica (manjih od atoma). Zatim su, kada su se spojili, formirali atome, koji su služili kao osnova zvjezdanih galaksija. Odgovaranje na pitanja o tome šta se dogodilo prije eksplozije, kao i šta je izazvalo, najvažniji su zadaci ove teorije o nastanku Univerzuma.
Tabela shematski prikazuje faze formiranja svemira nakon velikog praska.
| Stanje svemira | Timeline | Očekivana temperatura |
| Proširenje (inflacija) | Od 10-45do10-37 sekunde | Više1026K |
| Pojavljuju se kvarkovi i elektroni | 10-6 c | Preko 1013 K |
| Nastaju protoni i neutroni | 10-5 c | 1012K |
| Nastaju jezgra helijuma, deuterijuma i litijuma | Od 10-4 od do 3 min | Od 1011 do 109 K |
| formirani atomi | 400 hiljada godina | 4000 K |
| Oblak plina se nastavlja širiti | 15 miliona godina | 300 K |
| Rađaju se prve zvijezde i galaksije | 1 milijarda godina | 20 K |
| Eksplozije zvijezda izazivaju stvaranje teških jezgara | 3 milijarde godina | 10 K |
| Proces rađanja zvijezda se zaustavlja | 10-15 milijardi godina | 3 K |
| Energija svih zvijezda je potrošena | 1014 godina | 10-2 K |
| Crne rupe se iscrpljuju i rađaju se elementarne čestice | 1040 godina | -20 K |
| Završava se isparavanje svih crnih rupa | 10100 godina | Od 10-60 do 10-40 K |
Kao što sledi iz gornjih podataka, Univerzum nastavlja da se širi i hladi.
Stalno povećanje udaljenosti između galaksija je glavni postulat: ono što razlikuje teoriju velikog praska. Nastanak svemira na ovaj način može se potvrditi pronađenim dokazima. Postoje i razlozi zademanti.
Problematika teorije
S obzirom na to da teorija velikog praska nije dokazana u praksi, nije iznenađujuće da postoji nekoliko pitanja na koja ne može odgovoriti:
- Singularnost. Ova riječ označava stanje svemira, komprimirano u jednu tačku. Problem teorije velikog praska je nemogućnost opisivanja procesa koji se odvijaju u materiji i prostoru u takvom stanju. Opšti zakon relativnosti ovde ne važi, tako da je nemoguće napraviti matematički opis i jednačine za modeliranje. samom početku. Njena nefikcijska izlaganja imaju tendenciju da zataškaju ili samo usput spominju ovu složenost. Međutim, za naučnike koji rade na obezbeđivanju matematičke osnove za teoriju velikog praska, ova poteškoća je prepoznata kao velika prepreka.
- Astronomija. U ovoj oblasti teorija velikog praska se suočava sa činjenicom da ne može opisati proces nastanka galaksija. Na osnovu modernih verzija teorija, moguće je predvidjeti kako se pojavljuje homogeni oblak plina. Istovremeno, njegova gustina bi do sada trebala biti oko jedan atom po kubnom metru. Da biste dobili nešto više, ne možete bez prilagođavanja početnog stanja Univerzuma. Nedostatak informacija i praktičnog iskustva u ovoj oblasti postaju ozbiljne prepreke daljem modeliranju.
Takođe postoji neslaganje u smislu izračunavanjamasu naše galaksije i podatke dobijene proučavanjem brzine njenog privlačenja u galaksiju Andromeda. Očigledno je težina naše galaksije deset puta veća nego što se ranije mislilo.
Kosmologija i kvantna fizika
Danas ne postoje kosmološke teorije koje se ne bi zasnivale na kvantnoj mehanici. Na kraju krajeva, bavi se opisom ponašanja atomskih i subatomskih čestica. Razlika između kvantne fizike i klasične fizike (koju je izložio Njutn) je u tome što ova druga posmatra i opisuje materijalne objekte, dok prva pretpostavlja isključivo matematički opis samog posmatranja i merenja. Za kvantnu fiziku materijalne vrijednosti nisu predmet istraživanja, ovdje je i sam posmatrač dio situacije koja se proučava.
Zasnovano na ovim karakteristikama, kvantna mehanika ima poteškoća da opiše Univerzum, jer je posmatrač deo Univerzuma. Međutim, govoreći o nastanku svemira, nemoguće je zamisliti autsajdere. Pokušaji da se razvije model bez učešća vanjskog posmatrača krunisani su kvantnom teorijom nastanka svemira od strane J. Wheelera.
Njegova suština je da u svakom trenutku dolazi do cijepanja Univerzuma i formiranja beskonačnog broja kopija. Kao rezultat, svaki od paralelnih Univerzuma se može posmatrati, a posmatrači mogu vidjeti sve kvantne alternative. U isto vrijeme, originalni i novi svijet su stvarni.
Obrazac inflacije
Glavni zadatak koji teorija inflacije treba da reši je postajanjetražiti odgovore na pitanja koja su ostala neistražena u teoriji velikog praska i teoriji ekspanzije. Naime:
- Zašto se svemir širi?
- Šta je veliki prasak?
U tu svrhu, inflatorna teorija nastanka Univerzuma predviđa ekstrapolaciju širenja na nultu tačku u vremenu, zaključak cjelokupne mase Univerzuma u jednoj tački i formiranje kosmološke singularnost, koja se često naziva velikim praskom.
Očigledna je irelevantnost opšte teorije relativnosti, koja se u ovom trenutku ne može primeniti. Kao rezultat, samo teorijske metode, proračuni i dedukcije mogu se primijeniti za razvoj općenitije teorije (ili "nove fizike") i rješavanje problema kosmološke singularnosti.
Nove alternativne teorije
Uprkos uspjehu modela kosmičke inflacije, postoje naučnici koji mu se protive, nazivajući ga neodrživim. Njihov glavni argument je kritika rješenja predloženih u teoriji. Protivnici tvrde da rezultirajućim rješenjima nedostaju neki detalji, drugim riječima, umjesto rješavanja problema početnih vrijednosti, teorija ih samo vješto prekriva.
Alternativa je nekoliko egzotičnih teorija, čija se ideja zasniva na formiranju početnih vrijednosti prije velikog praska. Nove teorije o poreklu svemira mogu se ukratko opisati na sljedeći način:
- Teorija struna. Njegovi pristalice predlažu da se, pored uobičajenih četiri dimenzije prostora i vremena, uvedu dodatne dimenzije. Mogli bi igrati uloguranim fazama Univerzuma, i trenutno biti u zbijenom stanju. Odgovarajući na pitanje o razlogu njihove kompaktifikacije, naučnici nude odgovor da je svojstvo superstruna T-dualnost. Stoga su žice "namotane" na dodatne dimenzije i njihova veličina je ograničena.
- Teorija o mekinjama. Naziva se i M-teorija. U skladu sa njegovim postulatima, na početku formiranja Univerzuma postoji hladni statički petodimenzionalni prostor-vreme. Četiri od njih (prostorne) imaju ograničenja, odnosno zidove - trobrane. Naš prostor je jedan od zidova, a drugi je skriven. Treća trobrana se nalazi u četvorodimenzionalnom prostoru, ograničena je sa dve granične brane. Teorija smatra da se treća brana sudara s našom i oslobađa veliku količinu energije. Upravo ovi uslovi postaju povoljni za nastanak velikog praska.
Cikličke teorije poriču jedinstvenost Velikog praska, tvrdeći da univerzum ide iz jednog stanja u drugo. Problem sa takvim teorijama je povećanje entropije, prema drugom zakonu termodinamike. Posljedično, trajanje prethodnih ciklusa bilo je kraće, a temperatura tvari znatno viša nego za vrijeme Velikog praska. Vjerovatnoća da se to dogodi je izuzetno mala
Bez obzira koliko postoji teorija o nastanku svemira, samo dvije od njih su izdržale test vremena i prevazišle problem sve veće entropije. Razvili su ih naučnici Steinhardt-Turok i Baum-Frampton.
Ove relativno nove teorije o nastanku svemira iznesene su 80-ih godina prošlog veka. Imaju mnogo sljedbenika koji razvijaju modele zasnovane na tome, traže dokaze valjanosti i rade na rješavanju nedosljednosti.
Teorija struna
Jedna od najpopularnijih među teorijama o poreklu svemira je teorija struna. Prije nego što pređemo na opis njene ideje, potrebno je razumjeti koncepte jednog od najbližih konkurenata, standardnog modela. Pretpostavlja se da se materija i interakcije mogu opisati kao određeni skup čestica, podijeljenih u nekoliko grupa:
- Quarks.
- Leptoni.
- Bozoni.
Ove čestice su, u stvari, građevni blokovi univerzuma, pošto su toliko male da se ne mogu podijeliti na komponente.
Izrazita karakteristika teorije struna je tvrdnja da takve cigle nisu čestice, već ultramikroskopske žice koje vibriraju. U isto vrijeme, oscilirajući na različitim frekvencijama, žice postaju analozi raznih čestica opisanih u standardnom modelu.
Da bismo razumjeli teoriju, treba shvatiti da žice nisu nikakva materija, one su energija. Stoga teorija struna zaključuje da su svi elementi univerzuma napravljeni od energije.
Vatra je dobra analogija. Gledajući ga odaje se utisak njegove materijalnosti, ali se ne može dirati.
Kosmologija za školarce
Teorije o poreklu Univerzuma se nakratko izučavaju u školama na časovima astronomije. Za studenteopišite glavne teorije o tome kako je nastao naš svijet, šta se s njim sada dešava i kako će se razvijati u budućnosti.
Svrha lekcija je upoznavanje djece sa prirodom formiranja elementarnih čestica, hemijskih elemenata i nebeskih tijela. Teorije o nastanku svemira za djecu svode se na prikaz teorije velikog praska. Nastavnici koriste vizuelni materijal: slajdove, tabele, postere, ilustracije. Njihov glavni zadatak je probuditi interesovanje djece za svijet koji ih okružuje.
