Universul nostru își are originea în urmă cu 13,7 miliarde de ani, generat de Big Bang, iar de mai multe generații, oamenii de știință au încercat să înțeleagă acest fenomen.
La sfârșitul anilor 20 ai secolului XX, Edwin Hubble a descoperit că toate galaxiile pe care le vedem împrăștiate - ca fragmente de grenadă după o explozie, în același timp astronomul și teologul belgian Georges Lemaitre și-a prezentat ipoteza (în 1931 a fost publicată în paginile „Naturii”). El consideră că istoria universului a început odată cu explozia „atomului primar”, iar acest lucru a dat naștere timpului, spațiului și materiei (mai devreme, la începutul anilor 1920, savantul sovietic Alexander Fridman, analizând ecuațiile lui Einstein, a ajuns și la concluzia că „Universul a fost creat dintr-un punct” și a durat „zeci de miliarde din anii noștri obișnuiți”).
La început, astronomii au respins vehement raționamentul teologului belgian. Pentru că teoria Big Bang-ului era perfect combinată cu credința creștină în Dumnezeu Creatorul. Timp de două secole, oamenii de știință au suprimat pătrunderea în știință a oricărui fel de speculații religioase despre „începutul tuturor începuturilor”. Și acum Dumnezeu, izgonit din natură sub balansarea măsurată a roților mecanicii newtoniene, se întoarce pe neașteptate. El vine în flăcările Big Bang-ului și este dificil să se gândească la o imagine mai triumfătoare a apariției sale.
Cu toate acestea, problema nu a fost doar în teologie - Big Bang-ul nu a respectat legile științelor exacte. Cel mai important moment din istoria Universului a fost dincolo de înțelegere. În acest punct singular (singular), situat pe axa spațiului-timp, teoria generală a relativității a încetat să funcționeze, deoarece presiunea, temperatura, densitatea energetică și curbura spațiului s-au năpustit până la infinit, adică au pierdut tot sensul fizic. În acest moment, toate aceste secunde, contoarele și unitățile astronomice au dispărut, s-au transformat nu în zero, nu în valori negative, ci în absența lor completă, în lipsă de sens absolut. Acest punct este un decalaj care nu poate fi depășit în stilul logicii sau al matematicii, o gaură în timp și spațiu.
Abia la sfârșitul anilor 1960, Roger Penrose și Stephen Hawking au arătat convingător că, în cadrul teoriei lui Einstein, singularitatea Big Bang este inevitabilă. Totuși, acest lucru nu ar putea facilita activitatea teoreticienilor. Cum să descrie Big Bang? Care a fost, de exemplu, cauza acestui eveniment? Până la urmă, dacă înaintea lui nu mai era timp deloc, atunci nu părea să existe niciun motiv care să-i dea naștere.
După cum înțelegem acum, pentru a crea o teorie completă a Big Bang-ului, este necesar să facem legătura între doctrina lui Einstein, care descrie spațiul și timpul, cu teoria cuantică, care tratează particulele elementare și interacțiunile lor. Probabil, poate dura mai mult de un deceniu până când va fi posibil să se facă acest lucru și să se deruleze o singură „formulă a universului”.
Și unde, de exemplu, ar putea apărea cantitatea enormă de energie care a dat naștere acestei explozii de o putere incredibilă? Poate a fost moștenit de Universul nostru de la predecesorul său, care s-a prăbușit într-un punct singular? Totuși, de unde l-a obținut? Sau energia a fost turnată în vidul primordial, din care Universul nostru a alunecat ca o „bulă de spumă”? Sau universurile generației mai vechi transferă energia în universurile tinerei generații prin găuri negre - acele puncte singulare - în adâncurile cărora, poate, se nasc noi lumi pe care nu le vom vedea niciodată? Oricum ar fi, Universul din astfel de modele apare ca un „sistem deschis”, care nu corespunde pe deplin cu imaginea „clasică” a Big Bang-ului: „Nu a fost nimic și, dintr-o dată, universul s-a născut”.
Universul în momentul formării era într-o stare extrem de densă și fierbinte.
Video promotional:
Sau poate, potrivit unora dintre cercetători, Universul nostru este în general … lipsit de energie, sau mai degrabă, energia sa totală este zero? Energia pozitivă a radiației emise de materie este suprapusă energiei negative a gravitației. Plus și minus dă zero. Acest „0” notoriu pare să fie cheia pentru înțelegerea naturii Big Bang. Din el - din „zero”, din „nimic” - totul s-a născut instantaneu. Din întâmplare. Spontan. Doar. O abatere neglijabilă de la 0 a dat naștere unei avalanșe universale de evenimente. De asemenea, se poate face o astfel de comparație: o bilă de piatră, care se echilibrează pe un vârf de oarecare Chomolungma subțire ca o spire, se balansă brusc și se rostogolea, creând o „avalanșă de evenimente”.
1973 - fizicianul Edward Trion din America, a încercat să descrie procesul nașterii universului nostru, folosind principiul incertitudinii Heisenberg, unul dintre fundamentele teoriei cuantice. Conform acestui principiu, cu cât noi, de exemplu, măsurăm mai mult energia, cu atât timpul devine mai incert. Deci, dacă energia este strict zero, atunci timpul poate fi arbitrar. Atât de mare încât mai devreme sau mai târziu va apărea o fluctuație în vidul cuantic din care urmează să se nască Universul. Acest lucru va duce la creșterea rapidă a spațiului, aparent fără nimic. „Doar că Universele se nasc uneori, asta este tot”, așa că pur și simplu Trion a explicat fundalul Big Bang. A fost o mare explozie aleatorie. Asta e tot.
Big Bang-ul ar putea să se întâmple din nou?
Ciudat, da. Trăim într-un univers care poate încă să dea roade și să dea naștere unor lumi noi. Au fost create mai multe modele care descriu „Big Bang-urile” viitorului.
De ce, de exemplu, în același vid care a dat naștere Universului nostru, nu apar noi fluctuații? Poate, în acești 13,7 miliarde de ani, un număr nenumărat de lumi a apărut lângă universul nostru, care nu s-au atins în niciun fel. Au legi diferite ale naturii, există diferite constante fizice. În majoritatea acestor lumi, viața nu ar putea apărea niciodată. Mulți dintre ei mor imediat, se prăbușesc. Dar în unele universuri - din pură șansă! - există condiții în care viața este capabilă să provoace.
Dar ideea nu este doar în vidul care rămâne înainte de începutul „tuturor timpurilor și popoarelor”. Fluctuațiile pline de lumile viitoare pot apărea și într-un vid care este difuzat în Universul nostru - mai exact în energia întunecată care o umple. Acest tip de model al „Universului reînnoitor” a fost dezvoltat de cosmologul american, originar al Uniunii Sovietice, Alexander Vilenkin. Aceste noi „big bangs” nu ne amenință. Ei nu vor distruge structura Universului, nu o vor arde pe cenușă, ci vor crea doar un nou spațiu dincolo de limitele observației și înțelegerii noastre. Poate că astfel de „explozii”, care marchează nașterea unor lumi noi, au loc în adâncul numeroaselor găuri negre care pun spațiul, consideră astrofizicianul american Lee Smolin.
Un alt nativ al URSS, care locuiește în Occident, cosmologul Andrei Linde consideră că noi înșine suntem capabili să creăm un nou Big Bang, după ce am colectat la un moment dat în spațiu o cantitate uriașă de energie care depășește o anumită limită critică. Conform calculelor sale, inginerii spațiali ai viitorului ar putea lua o înțepătură invizibilă de materie - doar câteva sutimi de miligrame - și să o condenseze într-o asemenea măsură încât energia acestui cheag va fi de 1015 giga-volți. Se va forma o mică gaură neagră, care va începe să se extindă exponențial. Aceasta va crea un „univers fiic” cu propriul spațiu-timp, care se va separa rapid de universul nostru.
… Există multe lucruri fantastice în natura Big Bang-ului. Dar validitatea acestei teorii este dovedită de o serie de fenomene naturale. Acestea includ extinderea observată a Universului, imaginea distribuției elementelor chimice, precum și radiația cosmică de fond, care se numește „relicva Big Bang-ului”.
Înainte de Big Bang?
Lumea nu există pentru totdeauna. Are originea în flăcările Big Bang-ului. Cu toate acestea, a fost acesta un fenomen unic în istoria spațiului? Sau un eveniment recurent precum nașterea stelelor și a planetelor? Ce se întâmplă dacă Big Bang-ul este doar o fază de tranziție de la o stare de eternitate la alta?
Mulți fizicieni spun că inițial a existat ceva și nu nimic. Poate că universul nostru - ca alții - s-a născut dintr-un vid cuantic elementar. Dar oricât de „simplă” este o astfel de stare - și legile fizicii nu permit să existe mai puțin decât un vid cuantic - nu poate fi numit „Nimic”.
Poate Universul pe care îl vedem este doar o altă stare agregată a Eternității? Și aranjamentul bizar al galaxiilor și al grupurilor de galaxii - ceva asemănător cu o grilă de cristal, care în lumea n-dimensională care exista înainte de nașterea Universului nostru, avea o structură complet diferită și care era posibil prezisă de „formula pentru tot ce căuta Einstein? Și se va regăsi în următoarele decenii? Oamenii de știință au privit cu atenție prin peretele Necunoscutului, care ne-a protejat universul, încercând să înțeleagă ce s-a întâmplat cu o clipă înainte, potrivit ideilor noastre obișnuite, nu era absolut nimic. Ce forme ale cosmosului etern pot fi imaginate prin dotarea timpului și spațiului cu acele calități care sunt de neconceput în universul nostru?
Unele dintre cele mai promițătoare teorii în care fizicienii încearcă să stoarcă o întreagă Eternitate sunt probabil teoria geometriei cuantice, a dinamicii cuantice a spinului sau a gravitației cuantice. Cele mai mari contribuții la dezvoltarea lor au fost aduse de Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin și Thomas Thiemann. Toate acestea sunt cele mai complexe construcții fizice, palate întregi ridicate din formule și ipoteze, doar pentru a ascunde descoperirea ascunsă în profunzimea și întunericul lor, singularitatea timpului și a spațiului.
Era epocii singularității
Căile giratorii ale noilor teorii ne obligă să trecem peste adevărurile aparent evidente. Deci, în geometria cuantică, spațiul și timpul, fragmentate anterior infinit, se rup brusc în insule separate - porții, quanta, mai puțin de care nu există nimic. Toate punctele singulare pot fi încorporate în aceste „bolovani”. Spațiul-timp în sine se transformă într-o împletire a structurilor unidimensionale - o „rețea de rotiri”, adică devine o structură discretă, un fel de lanț, țesut din legături separate.
Volumul celui mai mic ciclu posibil de spațiu este de doar 10-99 centimetri cubi. Această valoare este atât de mică încât într-un centimetru cub există mult mai multă cantitate de spațiu decât aceiași centimetri cubi din Universul pe care îl observăm (volumul său este de 1085 de centimetri într-un cub). Nu există nimic în interiorul cantei spațiului, nici o energie, indiferent de importanță - la fel ca în interiorul unui punct matematic - prin definiție - nu există niciun triunghi sau icosaedru. Dar dacă aplicăm ipoteza „țesutului submicroscopic al universului” pentru a descrie Big Bang-ul, obținem rezultate uimitoare, așa cum au arătat Abei Ashtekar și Martin Bojovald de la Universitatea din Pennsylvania.
Dacă înlocuim ecuațiile diferențiale din teoria Standard a cosmologiei, care presupun un flux continuu de spațiu, cu alte ecuații diferențiale care urmează din teoria geometriei cuantice, atunci singularitatea misterioasă dispare. Fizica nu se încheie acolo unde începe Big Bang-ul - aceasta este prima concluzie încurajatoare a cosmologilor, care au refuzat să accepte proprietățile universului pe care îl vedem drept adevărul final.
În teoria gravitației cuantice, se presupune că Universul nostru (ca toate celelalte) a luat naștere ca urmare a unei fluctuații aleatorii a vidului cuantic - un mediu macroscopic global în care nu a existat timp. De fiecare dată când o fluctuație de o anumită dimensiune apare într-un vid cuantic, se naște un nou Univers. Se „desparte” de mediul omogen în care a fost format și își începe propria viață. Acum are propria ei istorie, propriul spațiu, propriul timp, propria săgeată a timpului.
În fizica modernă, au fost create o serie de teorii care arată cum dintr-un mediu etern existent, în care nu există Macro-timp, dar în unele momente din care curge micro-timpul său, o lume atât de uriașă ca a noastră poate apărea.
De exemplu, fizicienii Gabriele Veneziano și Maurizio Gasperini din Italia, în cadrul teoriei șirurilor, sugerează că așa-numitul „vid de coardă” a existat inițial. Fluctuațiile cuantice aleatorii au dus la faptul că densitatea energetică a atins o valoare critică, iar acest lucru a provocat o colaps local. Ceea ce s-a încheiat cu nașterea Universului nostru dintr-un vid.
În cadrul teoriei geometriei cuantice, Abei Ashtekar și Martin Bojovald au arătat că spațiul și timpul pot apărea din structuri fundamentale mai primitive, și anume „rețele de spin”.
Eckhard Rebhan de la Universitatea din Düsseldorf și - independent de el - George Ellis și Roy Maartens de la Universitatea Cape Town dezvoltă ideea unui „univers static”, care a fost deja contemplat de Albert Einstein și astronomul britanic Arthur Eddington. În încercarea lor de a se dispensa de efectele gravitației cuantice, Rebhan și colegii săi au venit cu un spațiu sferic care se află în mijlocul unui vid etern (sau, dacă preferați, eternitatea goală), unde nu există timp. Datorită unor instabilități, aici se dezvoltă un proces inflaționist, care duce la un Big Bang.
Desigur, modelele enumerate sunt speculative, dar corespund fundamental nivelului modern de dezvoltare a fizicii și rezultatelor observațiilor astronomice din ultimele decenii. În orice caz, un lucru este clar. Big Bang-ul a fost mai mult un eveniment obișnuit, natural și nu unul de altfel.
Acest tip de teorie ne va ajuta să înțelegem ce s-ar fi putut întâmpla înainte de Big Bang? Dacă universul s-a născut, ce i-a născut? Unde apare „amprenta genetică” a părintelui său în teoriile moderne ale cosmologiei? 2005 - Abei Ashtekar, de exemplu, a făcut publice rezultatele noilor sale calcule (Tomasz Pavlovsky și Paramprit Singh au ajutat să le facă). De la ei a fost clar că, dacă premisele inițiale sunt corecte, atunci același spațiu-timp exista înainte de Big Bang ca după acest eveniment. Fizica universului nostru, ca într-o oglindă, s-a reflectat în fizica celeilalte lumi. În aceste calcule, Big Bang-ul, ca un ecran de oglindă, a tăiat prin Eternitate, plasând alături de incompatibil - natura și reflectarea sa. Și ce este autenticitatea aici, ce este o fantomă?
Singurul lucru care poate fi văzut „din cealaltă parte a sticlei oglinzii” este că Universul nu se extindea la acel moment, ci se contracta. Big Bang-ul a devenit punctul prăbușirii sale. În acest moment, spațiul și timpul au fost întrerupte pentru o clipă pentru a fi reflectate din nou - pentru a continua - pentru a se ridica ca un fenix în lumea deja cunoscută pentru noi, acel univers, pe care îl măsurăm cu formulele, codurile și numerele noastre. Universul s-a transformat literalmente în interior, ca o mănușă sau o cămașă și se extinde constant de atunci. Big Bang-ul nu a fost, potrivit lui Ashtekar, „crearea întregului Univers de la Nimic”, ci a fost doar o tranziție de la o formă dinamică a Eternității la alta. Poate că Universul trece printr-o serie interminabilă de „big bangs”, iar aceste zeci de miliarde de ani (sau orice altceva) de ani care separă fazele sale separate sunt doar perioade ale „sinusoidului cosmic”conform legilor în care trăiește universul?
Recomandat pentru vizualizare: "Cine a creat universul? Big Bang - o explicație științifică importantă: toate argumentele"
A. Volkov
