Стационарная вселенная


С первой частью статьи вы можете ознакомиться здесь!

Научные методы в изучении Вселенной привели к формованию четких и основанных на фактах концепций ее возникновения, однако не все с ними согласились.

Две мировые войны не только принесли горе и смерть, но и способствовали резкому развитию технологий и научного знания, что, в свою очередь, позволило ученым глубже заглянуть в ящик Пандоры в поисках ответа на интересующие их вопросы. За этим последовал настоящий бум теорий, предположений и мнений о возникновении Вселенной, но придут ли они когда-нибудь к общему знаменателю?

Современные научные теории

На сегодняшний день за основу в изучении Вселенной большинством научного сообщества берется теория Большого взрыва (и нет, это мы не про сериал), но она далеко не совершенна.

Начало современным теориям о возникновении и формировании Вселенной положил один из крупнейших ученых XX в. — Альберт Эйнштейн. В рамках общеизвестной теории относительности он работал над так называемыми уравнениями.
ъединенные в одну систему, они представляли собой описание фундаментального космического явления — гравитации. Однако в модели Вселенной, которую создал Эйнштейн, была допущена ошибка. Он ввел в уравнение космологическую постоянную, представленную в виде греческой буквы лямбда (Λ). Здесь в первоначальные представления великого ученого о Вселенной закралась ошибка: он предполагал стационарность Вселенной. В дальнейшем Эйнштейн изменил свою точку зрения, но лямбда так и осталась в уравнении как необязательная величина, напоминая о том, что даже крупнейшие умы человечества зависимы от развития технологий.

Черепаха и стоящие на ней слоны ушли в прошлое — наука шагала вперед семимильными шагами. Как утверждал русский ученый Вернадский в начале XX в., есть один элемент, который никогда не учитывают при исследовании вселенной, — ноосфера. Она, в представлении ученого, представляет собой разум человечества в его совокупности. Научная жизнь на протяжении истории своего существования стирала границы, сливаясь в один организм: теории, взгляды и мнения ученых со всего мира публиковались на страницах международных журналов. В одном из них в 1922 г. была опубликована работа советского математика Александра Фридмана, в которой он заложил основы для теорий о нестационарных моделях Вселенной. Ученый отверг идею конечности космического пространства и столкнулся с критикой со стороны Эйнштейна, однако ценность научного знания возобладала, и концепция Фридмана была взята за истинную на данном этапе. Впоследствии она была подтверждена обнаружением красного смещения (понижение частот излучения, вызванное удалением его источников) Эдвином Хабблом.


Сотню лет спустя работы обоих ученых легли в основу современной космологической модели ΛCDM, где лямбда является переменной для открытой не так давно темной материи.

Следующим шагом в формировании теории Большого взрыва стало развитие науки после Второй мировой войны. Советский ученый Георгий Антонович Гамов, вынужденный эмигрировать в США в связи с непониманием его позиции на родине и конфликтом с ученым сообществом Академии наук (был исключен в 1938 г.), предложил теорию горячей вселенной. По его мнению, зарождение Вселенной началось с «горячего» состояния, подтверждением которого должно было стать на тот момент теоретическое микроволновое (реликтовое) излучение — тепловые отголоски Большого взрыва, все еще доносящиеся до нас. Теория Гамова родилась в 1946 г., представлена в 1948-м, но подтверждение нашла только к 1965 г. Неудивительно, что она столкнулась с критикой, однако именно ее отсутствие могло привести к худшему для ученого раскладу — забвению. Для научных концепций жизненно необходимым может являться не только признание, но разгоревшиеся на их фоне споры. Стоит отметить, что Гамов активно занимался популяризацией науки и писал свои работы доступным языком, стараясь привлечь внимание людей к бескрайней темной Вселенной.


Теории стационарной Вселенной

В ответ на возникшую теорию раздались громогласные возгласы с трибун британского астронома Фреда Хойла, который наряду со своими коллегами придерживался теории стационарной Вселенной. Согласно ее основам, не существует единой точки образования или «взрыва», а расширение Вселенной происходит в результате образования материи между галактиками. Наука тоже умеет шутить: презентуя свою концепцию в 1949 г., Хойл, пытаясь придумать презрительное название для теории своих оппонентов, фактически создал столь запоминающееся словосочетание — «Большой взрыв».

Как уже было сказано выше, в 1965 г. теория обрела вторую составляющую доказательства своей приемлемости (первой было красное смещение) после того, как было подтверждено существование реликтового излучения.

Казалось бы, что теперь теория Большого взрыва должна была стать доминирующей среди научного сообщества, однако всё обернулось иначе.

Теория холодной Вселенной

Предложенная советскими учеными Андреем Сахаровым и Яковов Зельдовичем теория холодной Вселенной, не смогла противостоять «горячей теории», но не все законы, лежащие в ее основе, потеряли свое значение. В теории Большого взрыва имеются лакуны, например относительно состояния Вселенной в начальный момент взрыва (космологическая сингулярность), которые может заполнить и ее «холодный собрат».

Попытки заполнить остальные лакуны и разобрать по частям каждый элемент реальности привели к появлению теории струн. Ее основная идея заключается в том, что мельчайшая фундаментальная частица, кварк, состоит из энергетических структур, вибрирующих, словно струна. Несмотря на то что теория струн основана на теории Большого взрыва, она породила немало новых взглядов на реальность. Ведь не был дан ответ на самый важный вопрос: как так получилось, что в нашей Вселенной зародилась жизнь?


Например, некоторые ученые считают, что наш мир не единственный, а один из множества частей мультивселенной. Данная теория предполагает, что мы видим лишь одну часть реальности, тогда как остальные элементы многомерного пространства скрыты от зорких глаз ученых. Также, согласно гипотезе мультивселенной, каждая вселенная обладает своим набором констант, физических величин и характеристик, сочетание которых вполне могло привести к возникновению жизни в одной из них — нашей.

Теории создают новые теории

Бесконечное почкование ученой мысли не остановить. Возникновение жизни, основанное на гипотезах мультивселенной и теории струн, наводит на мысль о том, что кто-то до мельчайшей детали подгадал необходимые условия, так сказать, произвел «тонкую настройку Вселенной».

Помимо теории мультивселенной, на основе «настройки» зародились два специфичных взгляда о возникновении Вселенной.

Первый из них возвращает нас в далекое прошлое. По утверждению ряда ученых, которые не пользуются особой популярностью в научном сообществе, Вселенная была создана разумным творцом: Богом, Дьяволом, Буддой или просто программистом-Васей, не так важно. Этот взгляд получил название «разумный замысел» и отметку «псевдонаучный».


Вторая гипотеза разработана относительно молодым (48 лет) ученым Максом Тегмарком. Получив ученую степень доктора философии, он посвятил свою жизнь космологии и вывел теорию математической вселенной. Согласно ей вся реальность является математической структурой. Взгляд довольно специфичный, но оспорить его так же сложно, как доказать, что Бога нет. Тегмарк включил свою гипотезу в Теорию всего, которую также нельзя ни доказать, ни опровергнуть на современном этапе развития научного знания. Попытка объединить все законы в один-единственный натолкнулась на острую «бритву Оккама» (принцип не делать из мухи слона, когда для этого нет необходимости). Пока сложно сказать, кто выйдет победителем из этой философской баталии.

Помимо теологов, которые адаптируются к научно-техническому прогрессу и выводят новые теории креационизма (создание всего сущего Богом/Творцом), и философов, пытающихся вернуть «царице всех наук» ее былые лавры, в разработке концепций создания Вселенной участвуют и представители массовой культуры: сценаристы, писатели, режиссеры. За примером далеко идти не нужно — знаменитый фильм-антиутопия «Матрица» братьев (трансгендерных сестер) Вачовски. Однако теория о том, что весь наш мир является компьютерной программой, активно обсуждается крупнейшими деятелями науки.


Нил Деграсс Тайсон, великолепный астрофизик и популяризатор науки, провел дебаты под названием «Является ли Вселенная компьютерной симуляцией?», куда были приглашены космологи, физики-теоретики и философы. Целью встречи было обсуждение аргументов «за» и «против» гипотезы симуляции Ника Бострома, которую тот представил в 2003 г. На данный момент гипотеза до сих пор не обзавелась прочной доказательственной базой.

Как считает наш эксперт, подобное разнообразие теорий вполне соответствует своему времени.

Экспертное мнение

Антон Иванович Первушин, член союза ученых Санкт-Петербурга, Федерации космонавтики России, Ассоциации футурологов, специалист по истории науки и космонавтике

«Лично я придерживаюсь стандартной теории, основанной на Большом взрыве и множественности миров, то есть М-теории. Она была создана с целью объединения фундаментальных законов, но, как и любая другая теория, не является исчерпывающей. Даже буква “М” в названии имеет несколько разных трактовок.

Существующее многообразие концепций стало возможным в связи с недостаточным развитием технологий, приборов, что не позволяет с точностью определить реальное положение вещей. Однако с их развитием менее научные теории, например креационизм, уйдут в прошлое.


Ни одна теория на данный момент не способна объединить все физические законы, условия, параметры. Несмотря на существование Теории всего, она является больше философской, чем научной. Поэтому, как мне кажется, вопрос об универсальном теоретическом объяснении возникновения Вселенной и ее функционирования не может быть решен».

Источник: sciencepop.ru

После открытия закона Хаббла большинство астрономов приняли теорию Большого взрыва — концепцию, согласно которой Вселенная образовалась в прошлом из некоей точки. Однако в 1940-е годы группа астрофизиков под руководством Фреда Хойла предложила альтернативную теорию.

Главная идея этой теории заключается в следующем: по мере того как галактики удаляются друг от друга при хаббловском расширении, в увеличивающемся пространстве между ними образуется новая материя. Вновь образованная материя со временем самоорганизуется в галактики, которые, в свою очередь, будут удаляться друг от друга, высвобождая пространство для образования новой материи. Таким образом, наблюдаемое расширение было согласовано с понятием «стационарной» Вселенной, сохраняющей свою общую плотность и не имеющей единственной точки образования (наличие которой предполагает теория Большого взрыва). Но при этом требовалось принять без доказательств новую концепцию процесса образования вещества.


Некоторые астрономы поддерживали теорию стационарной Вселенной вплоть до середины 1960-х годов. Основным достоинством этой теории была ее философская сторона. Утверждалось, что теория согласуется с принципом Коперника о том, что наш мир не уникален, и не выделяет какой-то момент времени как главный.

Вскоре начали появляться доводы против теории. Во-первых, в точных лабораторных экспериментах не удалось воспроизвести образование вещества. Во-вторых, что важнее, новые открытия в космологии — такие как космический микроволновый фон (см. Большой взрыв) — показали, что многие явления во Вселенной можно объяснить исходя из сценария Большого взрыва, но не из теории стационарной Вселенной. Например, когда мощные телескопы смогли заглянуть во Вселенную поглубже и таким образом проникнуть в ее прошлое, стало ясно, что все наиболее удаленные галактики представляют собой молодые, еще не сформировавшиеся системы. Это — как раз то, что и ожидалось от Вселенной, возникшей в результате Большого взрыва, но никак не согласовывалось с картиной стационарности. В конце концов большинство защитников теории стационарной Вселенной, сраженные этим контраргументом, просто сдались.

Однако до наших дней дошло одно наследие этой теории — сам термин «Большой взрыв». Изначально его предложил Хойл — чтобы посмеяться над своими оппонентами, и, наверное, он был очень удивлен, когда те с восторгом приняли этот термин.


Источник: elementy.ru

До начала ХХ века имелось много различных моделей Вселенной, но основной считалась теория стационарной Вселенной, которая существовала и будет существовать всегда. Этот взгляд вполне подходил под описание созданное Исааком Ньютоном, да и религиозные деятели вполне одобряли подобную идею. Однако научный прогресс остановить было нельзя.

Источник изображения: tr.eyeni.ru

Работы Эйнштейна по Теории Относительности во многом изменили взгляд на геометрию Вселенной, а затем последовало открытие допплеровского смещения, но уже для галактик. Работы по измерению расстояния между галактиками, проведенные Эдвином Хабблом, установление им связи между красным смещением спектра удаленных объектов и расстоянием до них, резко изменили привычную картину мира.

Источник изображения: sci.esa.int

Стало очевидно, что галактики разбегаются друг от друга, и в прошлом расстояние между ними было значительно меньше. Отсюда последовал вывод, что разбегание в весьма далеком прошлом началось из одной точки.

Астрономы мира согласились с тем, что первоначально вся материя была заключена в одну точку, а затем, по какой-то причине, это точка начала безудержно расширяться. Споры велись только о дальнейшей судьбе Вселенной.

«Большой Взрыв». Источник изображения: eluniversodentro.com

Вариантов было три:

— дальнейшее бесконечное расширение;

— замена красного смещения на фиолетовое и обратное сжатие в одну точку;

— периодическое пульсирование Вселенной около некого среднего положения равновесия.

Американский астроном Фред Хойл прославился не только своими открытиями и научно-фантастическими романами, но и весьма оригинальными идеями.

Фред Хойл — британский астроном и космолог. Член Лондонского королевского общества, иностранный член Национальной академии наук США. Источник изображения: topsimages.com

Одна из идей была разработана совместно с Томасом Голдом и Германом Бонди (правда были и еще единомышленники). Ученые предположили, что в теории стационарной Вселенной заложено рациональное зерно и переработали ее с учетом открытий первой половины 20 века.

Мысль положенная в основу новой теории стационарной Вселенной была проста и красива:

Вселенная стационарна, правда не статически, а динамически.

Расширение пространства происходит, и Хойл со товарищи с этим фактом не спорил, просто в появившихся промежутках появляется новое вещество, из которого формируются молодые галактики. Таким образом, промежутки заполняются новообразованиями, а Вселенная остается равномерно заполненной галактиками и стационарной, правда динамически.

Слева схематичное изображение эволюционирующей вселенной, справа — стационарной

Некоторые из наблюдаемых явлений подобный подход и в самом деле неплохо объяснял, так что новая теория стационарной Вселенной в 50-е годы прошлого века обрела себе немало сторонников. Сам Фред Хойл, полемизируя со сторонниками образования Вселенной из точки, назвал иронически ее первый миг жизни Большим Взрывом. Неожиданно для самого астронома это наименование прижилось.

«Рожение» Вселенной из Большого Взрыва. Источник изображения: topsimages.com

Но затем у теории стационарной Вселенной начались проблемы. Появились мощные телескопы, которые позволили заглянуть гораздо дальше. Выяснилось, что удаленные на громадное расстояние галактики выглядят молодыми, что вполне соответствует теории Большого Взрыва (будем называть ее так!), поскольку они появились вскоре после Большого Взрыва, а их свет шел к нам миллиарды лет.

Второй удар идея Хойла получила после открытия реликтового излучения — выяснилось, что Вселенная имеет собственное тепловое излучение соответствующее температуре примерно 2,7 градуса Кельвина. Если Вселенная стационарна, то и ее температура должна равняться абсолютному нулю. А вот при Большом Взрыве первоначально температура была чудовищная, затем последовало расширение пространства, следовательно, температура начала падать. А реликтовое излучение это просто остаток тепла после Большого взрыва.

Карта реликтового излучения, полученная телескопом «Планк». Слева показана область Персей, по центру крупномасштабная структура в Млечном Пути, справа показан Орион с Петлей Барнарда. Источник изображения: esa.int

Эти два открытия резко уменьшили число сторонников теории стационарной Вселенной, хотя отдельные астрономы и поныне пытаются ее модернизировать.

Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!

Источник: zen.yandex.ru

Ученые нашли статью Эйнштейна, написанную около 1931 года, в которой он рассматривает идею, альтернативную общепризнанной сегодня теории Большого взрыва.

 


Большой взрыв – общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно – начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.


 

Теория Большого взрыва получила первое астрономическое подтверждение в 1920-х годах, когда американский астроном Эдвин Хаббл измерил расстояние до других галактик и обнаружил, что они удаляются от нас.

 

Стационарная вселенная

Фрагмент статьи Альберта Эйнштейна

©Albert Einstein Archives, Hebrew University of Jerusalem, Israel

 

Рукопись Альберта Эйнштейна, обнаруженная учеными, свидетельствует о том, что в 1931 году физик занимался исследованием теории стационарной Вселенной.

 


В космологии теория стационарной Вселенной – модель, разработанная в 1948 году Фредом Хойлом, Томасом Голдом, Германном Бонди и другими в качестве альтернативы теории Большого взрыва. Согласно этой модели, по мере расширения Вселенной между разлетающимися галактиками постоянно создается новая материя. Таким образом космологический принцип соблюдается. Модель имела довольно большую поддержку среди космологов в 50-е и 60-е годы, но открытие реликтового излучения резко уменьшило количество ее сторонников в конце 60-х годов. Сейчас сторонников у данной теории практически нет.


 

В конце 1940-х годов астрофизик Фред Хойл предположил, что у процесса расширения Вселенной нет начала, он происходит вечно и сопровождается непрерывным рождением новых частиц, из которых образуются новые галактики и звезды. И, таким образом, плотность вещества во Вселенной при расширении не меняется.

 


Рукопись Альберта Эйнштейна в течение долгих лет находилась в архиве Еврейского университета в Иерусалиме. Отсканированная версия  статьи, которая была выложена в сети в открытом доступе, ошибочно считалась черновиком другой работы ученого.


 

Интересно, что работа, написанная Эйнштейном в 1931 году, напоминает теории, которые отстаивал Хойл почти 20 лет спустя. В теории Хойла уравнения общей теории относительности были модифицированы и допускали возможность спонтанного возникновения материи. Рукопись Эйнштейна показывает, что ученый допускал возможность существования такого механизма и без изменений своей теории. Однако потом, как полагают ученые, он нашел ошибку в своих расчетах, в связи с чем отказался от идеи стационарной Вселенной и нигде больше о ней не  упоминал.

 

Источник: naked-science.ru

Как выглядит Вселенная?

С Земли человек может невооруженным глазом наблюдать лишь малую часть вселенной. Мы привыкли называть это небом со звёздами. Но это только ничтожная песчинка в необъятном космическом пространстве.

Рассматривать и изучать небо человечество начало сначала с помощью телескопов. Затем новые технологии позволили запустить ракеты в космос. И мы получили более яркое представление о космических просторах.

Вспомним, известный телескоп Хаббл, запущенный в 1990 году.Он отправил на Землю множество уникальных фотографий из космоса.
Учёные постоянно совершенствуют и создают новые технологии. Бесспорно, наука не стоит на месте.

На сегодняшний день, известно около 500 миллиардов галактик, многочисленное количество звёзд и планет. Кроме того, создано большое количество возможных и реальных моделей вселенной.

Стационарная вселенная

Современное представление о наблюдаемой Вселенной

Наблюдаемой называют часть Вселенной, которая представляет собой прошлое относительно наблюдателя.
Иначе говоря, это пространство, где материя смогла бы достичь расположения настоящей Земли.

У наблюдаемой Вселенной существует граница. Это, так называемый, космологический горизонт. Все, что на нём расположено имеет бесконечное красное смещение.

Стационарная вселенная
Эффект Доплера

Современные методики позволяют изучить часть такой Вселенной. Её назвали Метагалактикой.
Теоретически за её пределами также находятся космические объекты.

Многие гипотезы построены на том, что наблюдаемая Вселенная является небольшой частью полной Вселенной.
Сегодня наука занимается в основном изучение Метагалактики. Но учёные продолжают попытки выйти за её границы.

Стационарная Вселенная

Можно сказать, что теория стационарной Вселенной уже устарела. Но в своё время её поддерживали многие учёные.
Это суждение о возникновении Вселенной, абсолютно противоположное теории Большого Взрыва.
Считалось, что во время расширения Вселенной образовывалась новая материя. Тем самым однородность и изотропность существовали и в пространстве, и во времени.

Стационарная вселенная
Большой взрыв

Однако, когда открыли реликтовое излучение, стационарная модель стала малоактуальной. А сейчас и вовсе осталась только в истории космологии.

Жизнь в Солнечной системе

Несомненно, наша планета уникальна. Почему только на Земле возникла жизнь? На этот вопрос учёные умы столетиями пытаются найти и дать ответ.

Как известно, Земля образовалась примерно 4,5-5 миллиардов лет назад. А жизнь на ней зародилась 1,2 миллиарда лет спустя.

Стационарная вселенная
Первая жизнь на Земле

Существует несколько теорий образования жизни на голубой планете. Но главными критериями её возникновения являются вода, температура, защита от ультрафиолетового излучения Солнца и сила притяжения планеты.

Сейчас учёные пришли к мнению, что жизнь есть не только на Земле. Они активно исследуют другие планеты и спутники Солнечной системы.

Анализируя данные, не исключена возможность для полноценной жизни и на других объектах космоса. Но, к сожалению, пока это только наработки и исследования.

Одиноки ли мы во вселенной? Однозначного ответа на этот вопрос нет.

Стационарная вселенная

«Возможно всё, на невозможное просто требуется больше времени»
Дэн Браун

Очевидная бесконечность

Так можно было бы охарактеризовать размер нашей Вселенной. Но…
Учёные нашего времени определили наблюдательную Вселенную с её границами и размерами. Кстати, немалыми.

Бесконечность пространства присутствует в основном в философских взглядах. В современной науке, как оказалось, границы стали более реальными и отчётливыми.

Стационарная вселенная
Бесконечность

Только как бы не развивался прогресс, вопрос о том, что же находится за этими гранями, до сих пор остаётся открытым.
Поэтому, как бы парадоксально это не звучало, бесконечность поистине остаётся очевидной. Какой-то замкнутый круг, не правда ли?

Что было до Большого Взрыва?

Существует несколько версий, даже скажем теорий.

Самый распространённый и, кстати, самый странный ответ-Ничего. Совсем ничего. Из ничего образовалось всё.

Некоторые учёные утверждают, что это доказывают даже математические расчёты.

«Ничто не существует; если и существует, то оно не познаваемо; если оно и познаваемо, то непередаваемо» Г.Леонтинский

По мнению других учёных, до Большого Взрыва уже существовала Вселенная. Возможно, это был прототип нашей. А возможно, это были сразу несколько Вселенных. И они просто объединились после взрыва.

В общем, фантастика да и только. Не исключено, что человечество еще раскроет эту тайну Вселенной. А пока, нам остаётся самим выбирать, во что верить.

«События до Большого Взрыва просто не определены, так как невозможно измерить, что произошло» Стивен Хокинг

Источник: kosmosgid.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.