La grandesa i la diversitat del món que l'envolta poden sorprendre qualsevol imaginació. Tots els objectes i objectes que envolten una persona, altres persones, diversos tipus de plantes i animals, partícules que només es poden veure amb un microscopi, així com cúmuls estel·lars incomprensibles: tots estan units pel concepte d'"Univers".
Les teories sobre l'origen de l'Univers han estat desenvolupades per l'home durant molt de temps. Malgrat l'absència fins i tot del concepte inicial de religió o ciència, en les ments inquisitives de la gent antiga van sorgir preguntes sobre els principis de l'ordre mundial i sobre la posició d'una persona a l'espai que l'envolta. És difícil comptar quantes teories sobre l'origen de l'Univers existeixen avui dia, algunes d'elles estan sent estudiades per científics de fama mundial, d' altres són francament fantàstiques.
La cosmologia i el seu tema
ModernLa cosmologia -la ciència de l'estructura i el desenvolupament de l'univers- considera la qüestió del seu origen com un dels misteris més interessants i encara poc estudiats. La naturalesa dels processos que van contribuir a l'aparició d'estrelles, galàxies, sistemes solars i planetes, el seu desenvolupament, la font de l'aparició de l'Univers, així com la seva mida i límits: tot això és només una breu llista de temes estudiats. per científics moderns.
La recerca de respostes a l'enigma fonamental sobre la formació del món ha fet que avui hi hagi diverses teories sobre l'origen, l'existència, el desenvolupament de l'Univers. L'emoció dels especialistes que busquen respostes, construeixen i contrasten hipòtesis està justificada, perquè una teoria fiable del naixement de l'Univers revelarà a tota la humanitat la probabilitat de l'existència de vida en altres sistemes i planetes.
Les teories de l'origen de l'Univers tenen el caràcter de conceptes científics, hipòtesis individuals, ensenyaments religiosos, idees filosòfiques i mites. Tots es divideixen condicionalment en dues categories principals:
- Teories segons les quals l'Univers va ser creat pel creador. En altres paraules, la seva essència és que el procés de creació de l'Univers va ser una acció conscient i espiritualitzada, una manifestació de la voluntat d'una ment superior.
- Teories de l'origen de l'Univers, construïdes a partir de factors científics. Els seus postulats rebutgen categòricament tant l'existència d'un creador com la possibilitat d'una creació conscient del món. Aquestes hipòtesis es basen sovint en el que s'anomena principi de mediocritat. Assumeixen la possibilitat devida no només al nostre planeta, sinó també als altres.
Creacionisme: la teoria de la creació del món pel Creador
Com el seu nom indica, el creacionisme és la teoria religiosa de l'origen de l'univers. Aquesta visió del món es basa en el concepte de la creació de l'Univers, el planeta i l'home per Déu o el Creador.
La idea va ser dominant durant molt de temps, fins a finals del segle XIX, quan el procés d'acumulació de coneixement en diversos camps de la ciència (biologia, astronomia, física) es va accelerar i es va generalitzar la teoria de l'evolució. El creacionisme s'ha convertit en una mena de reacció dels cristians que s'adhereixen a punts de vista conservadors sobre els descobriments que s'estan fent. La idea dominant del desenvolupament evolutiu en aquella època només va intensificar les contradiccions que hi havia entre les teories religioses i altres.
Quina diferència hi ha entre les teories científiques i les religioses
Les principals diferències entre les teories de diverses categories es troben principalment en els termes utilitzats pels seus seguidors. Així doncs, en les hipòtesis científiques, en lloc del creador - natura, i en lloc de la creació - origen. A més d'això, hi ha problemes que es cobreixen de manera semblant per diferents teories o fins i tot duplicats completament.
Les teories de l'origen de l'Univers, pertanyents a categories oposades, daten la seva mateixa aparició de diferents maneres. Per exemple, segons la hipòtesi més comuna (la teoria del big bang), l'Univers es va formar fa uns 13.000 milions d'anys.
En canvi, la teoria religiosa de l'origen de l'univers dóna nombres completament diferents:
- Segons Christianfonts, l'edat de l'univers creat per Déu en el moment del naixement de Jesucrist va ser de 3483-6984 anys.
- L'hinduisme suggereix que el nostre món té aproximadament 155 bilions d'anys.
Kant i el seu model cosmològic
Fins al segle XX, la majoria dels científics opinaven que l'univers era infinit. Aquesta qualitat caracteritzava el temps i l'espai. A més, segons la seva opinió, l'Univers era estàtic i uniforme.
La idea de la infinitat de l'Univers a l'espai va ser proposada per Isaac Newton. El desenvolupament d'aquest supòsit va ser realitzat per Emmanuel Kant, que va desenvolupar la teoria que tampoc hi ha límits de temps. Més enllà, en els supòsits teòrics, Kant va estendre la infinitat de l'univers al nombre de possibles productes biològics. Aquest postulat va significar que en les condicions del món antic i vast, sense final ni principi, hi pot haver un nombre innombrable d'opcions possibles, com a conseqüència de les quals l'aparició de qualsevol espècie biològica és real.
A partir d'aquesta teoria del possible origen de les formes de vida, la teoria de Darwin es va desenvolupar més tard. Les observacions del cel estrellat i els resultats dels càlculs dels astrònoms van confirmar el model cosmològic de Kant.
Els pensaments d'Einstein
A principis del segle XX, Albert Einstein va publicar el seu propi model de l'univers. Segons la seva teoria de la relativitat, dos processos oposats tenen lloc simultàniament a l'Univers: l'expansió i la contracció. Tanmateix, ellva estar d'acord amb l'opinió de la majoria dels científics sobre l'estacionarietat de l'Univers, per la qual cosa va introduir el concepte de força de repulsió còsmica. El seu impacte està dissenyat per equilibrar l'atracció de les estrelles i aturar el procés de moviment de tots els cossos celestes per tal de mantenir la naturalesa estàtica de l'Univers.
El model de l'Univers -segons Einstein- té una certa mida, però no hi ha límits. Aquesta combinació només és factible quan l'espai es corba de la mateixa manera que passa en una esfera.
Les característiques de l'espai d'aquest model són:
- Tridimensional.
- Tancant per si mateix.
- Homogeneïtat (manca de centre i vora), en què les galàxies es distribueixen uniformement.
A. A. Friedman: L'univers s'està expandint
El creador del model revolucionari en expansió de l'Univers, A. A. Fridman (URSS) va construir la seva teoria sobre la base de les equacions que caracteritzen la teoria general de la relativitat. És cert que l'opinió generalment acceptada al món científic d'aquella època era la naturalesa estàtica del nostre món, de manera que no es va prestar la deguda atenció al seu treball.
Uns anys més tard, l'astrònom Edwin Hubble va fer un descobriment que va confirmar les idees de Friedman. S'ha descobert l'eliminació de galàxies de la propera Via Làctia. Al mateix temps, el fet que la velocitat del seu moviment sigui proporcional a la distància entre ells i la nostra galàxia s'ha tornat irrefutable.
Aquest descobriment explica la "retirada" constant d'estrelles i galàxies en relació entre elles, la qual cosa porta a la conclusió sobreexpansió de l'univers.
Finalment, les conclusions de Friedman van ser reconegudes per Einstein, més tard va esmentar els mèrits del científic soviètic com a fundador de la hipòtesi de l'expansió de l'Univers.
No es pot dir que hi hagi contradiccions entre aquesta teoria i la teoria general de la relativitat, però, amb l'expansió de l'Univers, devia haver-hi un impuls inicial que va provocar la dispersió d'estrelles. Per analogia amb l'explosió, la idea es va anomenar el "Big Bang".
Stephen Hawking i el principi antròpic
El resultat dels càlculs i descobriments de Stephen Hawking va ser la teoria antropocèntrica de l'origen de l'Univers. El seu creador afirma que l'existència d'un planeta tan ben preparat per a la vida humana no pot ser casual.
La teoria de Stephen Hawking sobre l'origen de l'univers també preveu l'evaporació gradual dels forats negres, la seva pèrdua d'energia i l'emissió de radiació de Hawking.
Com a resultat de la recerca d'evidències, es van identificar i verificar més de 40 característiques, l'observança de les quals és necessària per al desenvolupament de la civilització. L'astrofísic nord-americà Hugh Ross va estimar la probabilitat d'una coincidència no intencionada. El resultat va ser el número 10-53.
El nostre univers inclou un bilió de galàxies, 100.000 milions d'estrelles cadascuna. Segons els càlculs dels científics, el nombre total de planetes hauria de ser 1020. Aquesta xifra és 33 ordres de magnitud menor que la calculada anteriorment. Per tant, cap dels planetes de totes les galàxies pot combinar condicions que serien adequades per a la formació espontània.vida.
La teoria del Big Bang: l'aparició de l'Univers a partir d'una partícula insignificant
Els científics que donen suport a la teoria del big bang comparteixen la hipòtesi que l'univers és el resultat d'un gran bang. El postulat principal de la teoria és l'afirmació que abans d'aquest esdeveniment, tots els elements de l'Univers actual estaven tancats en una partícula que tenia dimensions microscòpiques. Mentre hi havia dins, els elements es caracteritzaven per un estat singular en què no es podien mesurar indicadors com la temperatura, la densitat i la pressió. Són interminables. La matèria i l'energia en aquest estat no es veuen afectades per les lleis de la física.
La causa de l'explosió, que es va produir fa 15.000 milions d'anys, s'anomena inestabilitat que va sorgir dins de la partícula. Elements minúsculs dispersos van marcar l'inici del món que coneixem avui.
Al principi, l'Univers era una nebulosa formada per partícules diminutes (més petites que un àtom). Després, quan es van combinar, van formar àtoms, que van servir de base a les galàxies estel·lars. Respondre preguntes sobre què va passar abans de l'explosió, així com sobre què la va provocar, són les tasques més importants d'aquesta teoria de l'origen de l'Univers.
La taula representa esquemàticament les etapes de la formació de l'univers després del big bang.
| L'estat de l'univers | Cronologia | Temperatura esperada |
| Expansió (inflació) | De 10-45a10-37 segons | Més1026K |
| Apareixen els quarks i els electrons | 10-6 c | Més de 1013 K |
| Es formen protons i neutrons | 10-5 c | 1012K |
| Es formen nuclis d'heli, deuteri i liti | A partir de 10-4 de a 3 min | De 1011 fins a 109 K |
| Àtoms formats | 400 mil anys | 4000 K |
| El núvol de gas continua expandint-se | 15 milions d'anys | 300 K |
| Neixen les primeres estrelles i galàxies | 1 mil milions d'anys | 20 K |
| Les explosions d'estrelles provoquen la formació de nuclis pesats | 3 mil milions d'anys | 10 K |
| El procés de naixement de les estrelles s'atura | 10-15 mil milions d'anys | 3 K |
| L'energia de totes les estrelles s'ha esgotat | 1014 anys | 10-2 K |
| Els forats negres s'esgoten i neixen partícules elementals | 1040 anys | -20 K |
| L'evaporació de tots els forats negres acaba | 10100 anys | De 10-60 fins a 10-40 K |
Com es desprèn de les dades anteriors, l'Univers continua expandint-se i refredant-se.
L'augment constant de la distància entre galàxies és el postulat principal: el que distingeix la teoria del big bang. L'aparició de l'univers d'aquesta manera es pot confirmar per les proves trobades. També hi ha motius perdenegacions.
Problemàtica de la teoria
Atès que la teoria del big bang no està demostrada a la pràctica, no és d'estranyar que hi hagi diverses preguntes que no és capaç de respondre:
-
Singularitat. Aquesta paraula denota l'estat de l'univers, comprimit en un sol punt. El problema de la teoria del big bang és la impossibilitat de descriure els processos que ocorren a la matèria i l'espai en aquest estat. La llei de la relativitat general no s'aplica aquí, per la qual cosa és impossible fer una descripció matemàtica i equacions per al modelatge.
La impossibilitat fonamental d'obtenir una resposta a la pregunta sobre l'estat inicial de l'Univers desacredita la teoria de el principi mateix. Les seves exposicions de no ficció tendeixen a passar per alt o només esmentar aquesta complexitat de passada. Tanmateix, per als científics que treballen per proporcionar una base matemàtica per a la teoria del big bang, aquesta dificultat es reconeix com un obstacle important.
- Astronomia. En aquesta àrea, la teoria del big bang s'enfronta al fet que no pot descriure el procés de l'origen de les galàxies. A partir de les versions modernes de les teories, és possible predir com apareix un núvol de gas homogeni. Al mateix temps, la seva densitat a hores d'ara hauria de ser d'aproximadament un àtom per metre cúbic. Per obtenir alguna cosa més, no es pot prescindir d'ajustar l'estat inicial de l'Univers. La manca d'informació i experiència pràctica en aquesta àrea es converteixen en seriosos obstacles per seguir modelant.
També hi ha una discrepància en termes de càlculla massa de la nostra galàxia i les dades obtingudes estudiant la velocitat de la seva atracció a la galàxia d'Andròmeda. Pel que sembla, el pes de la nostra galàxia és deu vegades més gran del que es pensava anteriorment.
Cosmologia i física quàntica
Avui no hi ha teories cosmològiques que no es basen en la mecànica quàntica. Després de tot, tracta de la descripció del comportament de les partícules atòmiques i subatòmiques. La diferència entre la física quàntica i la física clàssica (exposada per Newton) és que la segona observa i descriu objectes materials, mentre que la primera assumeix una descripció exclusivament matemàtica de l'observació i la mesura en si. Per a la física quàntica, els valors materials no són objecte d'investigació, aquí el propi observador forma part de la situació en estudi.
A partir d'aquestes característiques, la mecànica quàntica té dificultats per descriure l'Univers, perquè l'observador forma part de l'Univers. No obstant això, parlant de l'emergència de l'univers, és impossible imaginar-se als forasters. Els intents de desenvolupar un model sense la participació d'un observador extern van ser coronats amb la teoria quàntica de l'origen de l'Univers de J. Wheeler.
La seva essència és que en cada moment del temps hi ha una escissió de l'Univers i la formació d'un nombre infinit de còpies. Com a resultat, es pot observar cadascun dels univers paral·lels i els observadors poden veure totes les alternatives quàntiques. Al mateix temps, el món original i el nou són reals.
Patró d'inflació
La tasca principal que està dissenyada per resoldre la teoria de la inflació s'està convertintbuscar respostes a preguntes deixades sense explorar per la teoria del big bang i la teoria de l'expansió. És a dir:
- Per què s'està expandint l'univers?
- Què és el big bang?
A tal efecte, la teoria inflacionista de l'origen de l'Univers preveu l'extrapolació de l'expansió al punt zero en el temps, la conclusió de tota la massa de l'Univers en un punt i la formació d'un cosmològic. singularitat, que sovint es coneix com el big bang.
És evident la irrellevància de la teoria general de la relativitat, que no es pot aplicar en aquest moment. Com a resultat, només es poden aplicar mètodes teòrics, càlculs i deduccions per desenvolupar una teoria més general (o "nova física") i resoldre el problema de la singularitat cosmològica.
Noves teories alternatives
Malgrat l'èxit del model d'inflació còsmica, hi ha científics que s'hi oposen, dient que és insostenible. El seu principal argument és la crítica a les solucions proposades per la teoria. Els opositors argumenten que les solucions resultants deixen alguns detalls a f altar, és a dir, en comptes de resoldre el problema dels valors inicials, la teoria només els encaixa amb habilitat.
Alternatives són diverses teories exòtiques, la idea de les quals es basa en la formació de valors inicials abans del big bang. Les noves teories sobre l'origen de l'univers es poden descriure breument de la següent manera:
- Teoria de cordes. Els seus adherents proposen, a més de les quatre dimensions habituals d'espai i temps, introduir dimensions addicionals. Podrien jugar un paperprimeres etapes de l'Univers, i en aquests moments es troben en un estat compactat. Responent a la pregunta sobre el motiu de la seva compactació, els científics ofereixen una resposta dient que la propietat de les supercadenes és la dualitat T. Per tant, les cordes s'enrotllen en dimensions addicionals i la seva mida és limitada.
- Teoria de Bran. També s'anomena teoria M. D'acord amb els seus postulats, a l'inici de la formació de l'Univers, hi ha un espai-temps de cinc dimensions estàtic i fred. Quatre d'ells (espacials) tenen restriccions o parets: tres branes. El nostre espai és un dels murs, i el segon està amagat. El tercer de tres branes es troba a l'espai de quatre dimensions, està limitat per dues branes límit. La teoria considera que una tercera brana xoca amb la nostra i allibera una gran quantitat d'energia. Són aquestes condicions les que esdevenen favorables per a l'aparició d'un big bang.
Les teories cícliques neguen la singularitat del big bang, afirmant que l'univers passa d'un estat a un altre. El problema d'aquestes teories és l'augment de l'entropia, segons la segona llei de la termodinàmica. En conseqüència, la durada dels cicles anteriors va ser més curta i la temperatura de la substància va ser significativament més alta que durant el big bang. La probabilitat que això passi és molt baixa
No importa quantes teories hi hagi sobre l'origen de l'univers, només dues d'elles han resistit la prova del temps i han superat el problema de l'entropia cada cop més gran. Van ser desenvolupats pels científics Steinhardt-Turok i Baum-Frampton.
Aquestes teories relativament noves sobre l'origen de l'univers es van plantejar als anys 80 del segle passat. Tenen molts seguidors que desenvolupen models basats en això, busquen proves de validesa i treballen per resoldre incoherències.
Teoria de cordes
Una de les més populars entre la teoria de l'origen de l'univers és la teoria de cordes. Abans de procedir a la descripció de la seva idea, cal entendre els conceptes d'un dels competidors més propers, el model estàndard. Se suposa que la matèria i les interaccions es poden descriure com un determinat conjunt de partícules, dividides en diversos grups:
- Quarks.
- Leptons.
- Bosons.
Aquestes partícules són, de fet, els blocs de construcció de l'univers, ja que són tan petites que no es poden dividir en components.
Una característica distintiva de la teoria de cordes és l'afirmació que aquests maons no són partícules, sinó cordes ultramicroscòpiques que vibren. Al mateix temps, oscil·lant a diferents freqüències, les cordes es converteixen en anàlegs de diverses partícules descrites al model estàndard.
Per entendre la teoria, cal adonar-se que les cordes no són cap matèria, són energia. Per tant, la teoria de cordes conclou que tots els elements de l'univers estan fets d'energia.
El foc és una bona analogia. Mirar-lo dóna la impressió de la seva materialitat, però no es pot tocar.
Cosmologia per a escolars
Les teories de l'origen de l'Univers s'estudien breument a les escoles a les classes d'astronomia. Per a estudiantsdescriure les principals teories sobre com es va formar el nostre món, què li passa ara i com es desenvoluparà en el futur.
L'objectiu de les lliçons és familiaritzar els nens amb la naturalesa de la formació de partícules elementals, elements químics i cossos celestes. Les teories de l'origen de l'univers per als nens es redueixen a una presentació de la teoria del big bang. El professorat utilitza material visual: diapositives, taules, pòsters, il·lustracions. La seva tasca principal és despertar l'interès dels nens pel món que els envolta.
