![]()
Как бог запустил вселенную. Но теперь президент США увязывает свои амбиции с программой изучения далекого космоса. Президент России недавно на заседании Государственного совета, призывая сделать космические исследования стратегическим направлением, проявил завидную осведомленность в астрофизике, объявив, что через несколько миллиардов лет Солнце неминуемо погаснет. Это правда, и никакие политические подвиги и радения отдалить это событие не смогут. Тем не менее, по информации . ![]() ![]() Чем притягательна для политика далекая от земных реалий звездная и заоблачная тема? На каждого обитателя Земли приходится по миллиарду звезд, что значительно расширяет возможности маленького принца Экзюпери, который скромно довольствовался всего одной планетой. Состояние Вселенной наиболее полно описывается теорией Александра Фридмана, рано умершего советского физика, который нашел смелость поправить теорию Эйнштейна. Но как возникла Вселенная? Будет ли она расти вечно? И умрет ли, чтобы навсегда оборвать ход времени? Иллюстрациями к книге послужили авторские работы известного европейского дизайнера Брайана Смолвуда и изображения, полученные при помощи космического телескопа 'Хаббл'. Полная история Вселенной', презентация которой состоялась ровно. ![]() Полная история Вселенной (Bang! Автор: Мэй, Мур, Линтотт. Аннотация, отзывы читателей. Большой взрыв : что на самом деле породило Вселенную? Самая полная коллекция документальных фильмов о космосе. КАКОГО телеканала логотип - с отвращением выключил, удалил историю в браузере. ![]() Как ни трудно это представить, до этого момента не было ничего. Вселенная была не просто мала, они была сжата в ничто. Но заточенная в нуле Вселенная была бесконечно горячей. По неизвестной причине произошел Большой взрыв - энергия стала превращаться в свет и материю. Свет, рожденный через миллионную долю секунды после Большого взрыва, мы видим до сих пор. Этот свет называется реликтовым излучением, за его открытие в 2. Нобелевская премия. Можно сказать, что каждый телескоп - это машина времени, каждый астроном - посланник из прошлого. Как и в истории Земли, в истории Вселенной было множество периодов. Только длились они не века, а миллионные доли секунды - адронная и лептонная эры, эпоха горячего и холодного бариосинтеза, эпоха нуклеосинтеза, эра излучения и эпоха рекомбинации. Через секунду после Большого взрыва температура упала до 1. Через 1. 00 секунд - до 1 тысячи миллионов градусов, как в звездах. При такой температуре протоны и нейтроны начинают объединяться. Но лишь через 3 минуты после Большого взрыва образовались первые ядра водорода и гелия. Через несколько часов формирование ядер прекратилось, и сотни миллионы лет Вселенная просто расширялась. До рождения первой звезды прошел еще миллиард лет. В космологии эти времена называются . До ближайшей галактики Андромеды свет идет 2 миллиона лет. Разбегаемся мы друг от друга со скоростью 1,5 миллиона километров в час. Это еще маленькая скорость. Потому что на окраине скорость расширения Вселенной значительно выше - 1 миллиард километров в час. Наше Солнце - совсем небольшая звезда на задворках Вселенной. Солнце в 1. 0 раз меньше и в 2. Погаснет наше Солнце, звезды превратятся в жидкий и холодный суп. Галактики миллиард за миллиардом будут бесследно проваливаться в . Есть ли эликсир жизни для Вселенной? Вопрос усложняется тем, что науке известна природа лишь 5% вещества, из которого состоит Вселенная. Эти 5% мы видим вокруг и сами из него сделаны. Остальное суть великая тайна. Но единственная возможность частичного замедления скорости расширения Вселенной - существование загадочной . По расчетам, Вселенная должна состоять из нее на 2. Еще 7. 0% энергии Вселенной приходится на столь же таинственную, возникающую из пустоты . Поистине темна вода в облацех. Обнаружить всю эту темноту наука пока не может, хотя подбирается в тончайших экспериментах. Если получится, это будет величайшим открытием и решит вопрос о будущем Вселенной. Вообще, существуют ли другие Вселенные и не случалось ли других Больших взрывов? Из общей теории относительности следует возможность существования пространственно- временных тоннелей и перехода в другие Вселенные. Но эти возможности закрыты для материи в обычном понимании, и никакой гений изобретательства здесь не поможет. Был ли самый знаменитый ученый всех времен и народов верующим человеком? Однажды, рассуждая о том, что законы, по которым живет Вселенная, в принципе непредсказуемы и носят случайный характер, Эйнштейн удивленно воскликнул: ? В 1. 92. 1 году Эйнштейн получил телеграмму от нью- йоркского раввина Герберта Гольдштейна: . Эйнштейн уложился в 2. Проще говоря, Богом для Эйнштейна была природа. Четыре вечные загадки. Всемирно знаменитый физик Стивен Хокинг, который занимает в Кембридже ту же кафедру, что занимал Ньютон, сформулировал 4 принципиальных вопроса, на которые современная космология не знает ответа. Почему ранняя Вселенная была такой горячей? Почему Вселенная однородна и одинакова в больших масштабах, если информация между частями Вселенной не передается? Почему Вселенная начала расширяться с критической скоростью, только благодаря которой не произошло ее повторное сжатие, и почему она до сих пор продолжает расширяться примерно с той же скоростью? Что было причиной флуктуаций в плотности вещества, которые привели к образованию звезд и галактик? Как Бог запустил Вселенную. Как возникла Вселенная. Схема. Проблема возникновения Вселенной занимала людей еще до появления современной науки. В основе интереса - желание дойти до первопричины всего сущего. И вывести из этой первопричины все наблюдаемые нами следствия. В Библии, кстати, указана даже точная дата сотворения мира - 5 тысяч лет до нашей эры. Историческое обоснование этой даты может быть в том, что она примерно соответствует последнему ледниковому периоду - 1. Августин писал, что Бог создал и Вселенную, и время, поэтому до рождения Вселенной времени не было. Почему тогда Вселенная возникла в какой- то определенный момент времени? Проще подходили к проблеме древние греки: великие мудрецы Платон и Аристотель считали, что мир неизменен и существует вечно, но лишь иногда в нем случаются катастрофы, которые отбрасывают человечество назад. Надо сказать сразу, что наука уже сто лет категорически отрицает возможность существования стационарной и неподвижной Вселенной просто по той причине, что она была бы нестабильной. Это вроде велосипеда, который не может стоять на месте. Одним из создателей теории Большого взрыва был бельгийский священник Жорж Леметр, впоследствии президент Папской академии наук. Отец Леметр сформулировал свою теорию после посещения в конце 1. Маунт- Вилсон в Калифорнии, где астроном Эдвин Хаббл (его именем назван современный телескоп) обнаружил, что галактики стремительно, как осколки гранаты, удаляются друг от друга. То есть раньше галактики были стянуты в одно место, а потом Вселенная по непонятной причине стала расширяться. Мы стоим на остывшей лаве и смотрим, как медленно гаснут солнца. Но кто вынул пробку и выпустил галактического джинна из бутылки? Схема. Сегодня космология, наука о происхождении и развитии Вселенной, является едва ли не единственной областью, где возможно сотрудничество науки и религии. Можно бы обидеться за Бога, что ему находится место только в космологии, но именно она является верховной в Храме науки. Позиция Церкви сейчас состоит в том, что эволюцию Вселенной (и эволюцию живой природы) после Большого взрыва изучать можно, но в сам Большой взрыв вторгаться не следует, потому что это акт Сотворения. То есть картина ясна, а причина по- прежнему непонятна. Наука кивает: для начала Вселенной нет никакой физической необходимости, и Сотворение может быть отнесено к любому моменту. Однако из всех теорий следует, что если Бог и запустил Вселенную, то предвидеть в деталях, как она будет развиваться, он не мог. Или, тоже вариант, не хотел предвидеть. Рождение Вселенной из пустоты и ее движение в пустоту приводит ученых к парадоксальной формулировке: Бог есть Ничто. Социальные конфликты, эскалация всякого рода напряжений имеют характер неустойчивых процессов с обратной связью, в результате чего происходит качественный скачок, который можно назвать в одном случае взрывом, в другом - революцией или бунтом. А разве не вызывают печальных земных ассоциаций волны- убийцы, которые возникают из- за случайных турбулентных причин в космическом пространстве и наносят электромагнитные удары по земным спутникам в 2. Получилось, что Римская империя должна распасться на 1. Думаю, фрактальные теории, было бы желание, можно применить к распаду Югославии и СССР. Но по хронологии Вселенной это самое первое состояние вещества. Вселенной в ней были только свет и плазма. Иногда мне кажется, что плазма живая. Вроде мыслящего океана в . У человека есть всего пять органов чувств. А в плазме десятки способов передать возмущение из одной точки в другую, каждую секунду проходят миллионы информационных сообщений. Плазма мобильнее живого существа, ее трудно удержать, она выскакивает из любой магнитной ловушки. На Земле мы видим плазму уже в умирающем состоянии во время полярных сияний. Земля - ничтожнейшая песчинка во Вселенной - меньше атома в наших масштабах. И отсюда идет понимание того, что надо снисходительно относиться к тем суетным заботам, которые захватывают наше земное воображение. Жизнь на Земле безмерно хрупкая, и надо наслаждаться ею, любить ее, получать удовольствие от каждого прожитого дня. Таким образом, занятия астрономией делают человека добрее и терпимее. Астроном чем- то похож на жителя Соломоновых островов, который понимает, что каждый день может прийти цунами и разрушить всю налаженную жизнь. На Соломоновых островах, думаю, люди похожи на астрономов. Процессы рождения, жизни и умирания звезд и галактик протекают в нелинейном режиме. По начальным условиям нельзя предвидеть, как будет проходить развитие звездных скоплений. На переходном этапе ничтожный штрих может развернуть звездную историю в непредсказуемую сторону. Но точно так же в социальных процессах нет определенности - сломанная подкова или чай у королевы способны развернуть историю. Политические и экономические процессы развиваются в нелинейном режиме, происходит накопление тонких эффектов - и в определенный момент совершается качественный сдвиг в неизвестном заранее направлении. В астрономии это детское упрощение, Маркса подняли бы на смех. Одна Вселенная или множество? И есть ли предел тому, как далеко мы можем заглянуть? Наш космический горизонт определяется расстоянием до самых далеких объектов, свет которых успел прийти к нам за 1. Большого взрыва. Из- за ускоренного расширения Вселенной эти объекты сейчас удалены уже на 4. От более далеких объектов свет к нам еще не дошел. Так что же находится там, за горизонтом? Фото: SPL/EAST NEWSОдна Вселенная или множество? Как выглядит Вселенная на очень больших расстояниях, в областях, недоступных наблюдению? И есть ли предел тому, как далеко мы можем заглянуть? Наш космический горизонт определяется расстоянием до самых далеких объектов, свет которых успел прийти к нам за 1. Большого взрыва. Из- за ускоренного расширения Вселенной эти объекты сейчас удалены уже на 4. От более далеких объектов свет к нам еще не дошел. Так что же находится там, за горизонтом? До недавнего времени физики давали очень простой ответ на этот вопрос: там все то же самое — такие же галактики, такие же звезды. Но современные достижения в космологии и физике элементарных частиц позволили пересмотреть эти представления. В новой картине мира отдаленные области Вселенной разительно отличаются от того, что мы видим вокруг себя, и могут даже подчиняться иным законам физики. Новые представления основаны на теории космической инфляции. Попробуем разъяснить ее суть. Начнем с краткого обзора стандартной космологии Большого взрыва, которая была доминирующей теорией до открытия инфляции. Согласно теории Большого взрыва Вселенная началась с колоссальной катастрофы, которая разразилась около 1. Большой взрыв случился не в каком- то определенном месте Вселенной, а сразу везде. В то время не было звезд, галактик и даже атомов, и Вселенную заполнял очень горячий плотный и быстро расширяющийся сгусток материи и излучения. Увеличиваясь в размерах, он остывал. Примерно три минуты спустя после Большого взрыва температура снизилась достаточно для формирования атомных ядер, а через полмиллиона лет электроны и ядра объединились в электрически нейтральные атомы и Вселенная стала прозрачна для света. Это позволяет нам сегодня регистрировать свет, испущенный огненным сгустком. Он приходит со всех направлений на небе и называется космическим фоновым излучением. Первоначально огненный сгусток был почти идеально однородным. Но крошечные неоднородности в нем все- таки были: в некоторых областях плотность была чуть выше, чем в других. Эти неоднородности росли, стягивая своей гравитацией все больше вещества из окружающего пространства, и за миллиарды лет превратились в галактики. И лишь совсем недавно по космическим меркам на сцене появились мы, люди. В пользу теории Большого взрыва говорит множество наблюдательных данных, не оставляющих сомнений в том, что этот сценарий в основном корректен. Прежде всего мы видим, как далекие галактики разбегаются от нас с очень большими скоростями, что указывает на расширение Вселенной. Также теория Большого взрыва объясняет распространенность во Вселенной легких элементов, таких как гелий и литий. Но самой главной уликой, можно сказать, дымящимся стволом Большого взрыва, служит космическое фоновое излучение — послесвечение первичного огненного шара, до сих пор позволяющее его наблюдать и исследовать. За его изучение присуждены уже две Нобелевские премии. Итак, мы, похоже, располагаем весьма успешной теорией. И все же она оставляет без ответа некоторые интригующие вопросы, касающиеся начального состояния Вселенной сразу после Большого взрыва. Почему Вселенная была такой горячей? Почему она стала расширяться? Почему она была такой однородной? И, наконец, что было с ней до Большого взрыва? На все эти вопросы отвечает теория инфляции, которую Алан Гут выдвинул 2. Космическая инфляция Центральную роль в этой теории играет особая форма материи, называемая ложным вакуумом. В обыденном понимании этого слова вакуум — просто абсолютно пустое пространство. Но для физиков, занимающихся элементарными частицами, вакуум — далеко не полное ничто, а физический объект, обладающий энергией и давлением, который может находиться в различных энергетических состояниях. Физики называют эти состояния разными вакуумами, от их характеристик зависят свойства элементарных частиц, которые могут в них существовать. Связь между частицами и вакуумом подобна связи звуковых волн с веществом, по которому они распространяются: в разных материалах скорость звука неодинакова. Мы живем в очень низкоэнергетическом вакууме, и долгое время физики считали, что энергия нашего вакуума в точности равна нулю. Однако недавно наблюдения показали, что он обладает немного отличной от нуля энергией (она получила название темной энергии). Распад ложного вакуума. Компьютерная модель вечной инфляции. Ложный вакуум (желтый) расширяется вдвое каждые 1. В областях, где он распался (синие), образовались вселенные, подобные нашей. На границах происходит «большой взрыв». Виленкин. Современные теории элементарных частиц предсказывают, что помимо нашего вакуума существует ряд других, высокоэнергетических вакуумов, называемых ложными. Наряду с очень высокой энергией ложный вакуум характеризуется большим отрицательным давлением, которое называют натяжением. Это то же самое, что растянуть кусок резины: появляется натяжение — сила, направленная внутрь, которая заставляет резину сжиматься. Но самое странное свойство ложного вакуума — это его отталкивающая гравитация. Согласно общей теории относительности Эйнштейна гравитационные силы вызываются не только массой (то есть энергией), но также и давлением. Положительное давление вызывает гравитационное притяжение, а отрицательное ведет к отталкиванию. В случае вакуума отталкивающее действие давления превосходит притягивающую силу, связанную с его энергией, и в сумме получается отталкивание. И чем выше энергия вакуума, тем оно сильнее. А еще ложный вакуум нестабилен и обычно очень быстро распадается, превращаясь в низкоэнергетический вакуум. Избыток энергии идет на порождение огненного сгустка элементарных частиц. Тут важно подчеркнуть, что Алан Гут не изобретал ложный вакуум со столь странными свойствами специально для своей теории. Его существование следует из физики элементарных частиц. Гут просто предположил, что в самом начале истории Вселенной пространство находилось в состоянии ложного вакуума. Хороший вопрос, и тут есть что сказать, но мы вернемся к этому вопросу в конце статьи. А пока предположим вслед за Гутом, что молодая Вселенная была заполнена ложным вакуумом. В таком случае вызываемая им отталкивающая гравитация привела бы к очень быстрому ускоряющемуся расширению Вселенной. При таком типе расширения, который Гут назвал инфляцией, существует характерное время удвоения, за которое размер Вселенной увеличивается в два раза. Это похоже на инфляцию в экономике: если ее темпы постоянны, то цены удваиваются, скажем, за 1. Космологическая инфляция идет намного быстрее, с такой скоростью, что за малую долю секунды крошечная область поперечником меньше атома раздувается до размеров, превышающих наблюдаемую сегодня часть Вселенной. Поскольку ложный вакуум нестабилен, он в итоге распадется, порождая огненный сгусток, и на этом инфляция заканчивается. Распад ложного вакуума играет в этой теории роль Большого взрыва. С этого момента Вселенная развивается в соответствии с представлениями стандартной космологии Большого взрыва. От умозрения к теории Теория инфляции естественным образом объясняет особенности начального состояния, которые прежде казались такими загадочными. Высокая температура возникает из- за высокой энергии ложного вакуума. Расширение связано с отталкивающей гравитацией, которая заставляет ложный вакуум расширяться, а огненный сгусток продолжает расширяться по инерции. Вселенная однородна потому, что ложный вакуум везде имеет строго одинаковую плотность энергии (за исключением малых неоднородностей, которые связаны с квантовыми флуктуациями в ложном вакууме). Когда теория инфляции впервые была обнародована, ее восприняли лишь как умозрительную гипотезу. Но теперь, спустя 2. Спутник WMAP построил карту интенсивности излучения для всего неба и обнаружил, что видимый на ней пятнистый узор находится в безупречном согласии с теорией. Есть и еще одно предсказание инфляции, состоящее в том, что Вселенная должна быть почти плоской. Согласно общей теории относительности Эйнштейна пространство может быть искривлено, однако теория инфляции предсказывает, что наблюдаемая нами область Вселенной должна с высокой точностью описываться плоской, евклидовой, геометрией. Вообразите искривленную поверхность сферы. Теперь мысленно увеличьте эту поверхность в огромное число раз. Это как раз то, что случилось со Вселенной во время инфляции. Нам видна лишь крошечная часть этой огромной сферы. И она кажется плоской точно так же, как Земля, когда мы рассматриваем небольшой ее участок. То, что геометрия Вселенной плоская, было проверено путем измерения углов гигантского треугольника размером почти до космического горизонта. Их сумма составила 1. Теперь, когда данные, полученные в наблюдаемой нами области Вселенной, подтвердили теорию инфляции, можно в какой- то степени доверять тому, что она говорит нам о регионах, недоступных для наблюдения. Это возвращает нас к вопросу, с которого мы начали: что лежит за нашим космическим горизонтом? С появлением теории инфляции Большой взрыв перестал быть единственным уникальным событием. Согласно ей вселенные возникают и расширяются, как пузырьки в бокале шампанского. И таких «бокалов» может быть множество. Фото слева: SPL/EAST NEWS, справа: FOODFOLIO/EAST NEWSМир бесконечных двойников Ответ, который дает теория, довольно неожиданный: хотя в нашей части космоса инфляция закончилась, во Вселенной в целом она продолжается. То там, то здесь в ее толще случаются «большие взрывы», в которых распадается ложный вакуум и возникает область космоса, подобная нашей. Но инфляция никогда не закончится полностью, во всей Вселенной. Дело в том, что распад вакуума — вероятностный процесс, и в разных областях он случается в разное время. Выходит, Большой взрыв не был уникальным событием в нашем прошлом.
0 Comments
Leave a Reply. |
AuthorWrite something about yourself. No need to be fancy, just an overview. Archives
November 2016
Categories |