بعد از انفجار بزرگ انفجار بزرگ و منشأ جهان

هر چیزی که ما را احاطه کرده است گذشته ای دارد: بشریت، دنیای گیاهی و جانوری، جو و اقیانوس ها، خود زمین و سیاره زمین. خورشید کمی پیرتر از زمین است و کهکشان نیز بسیار پیرتر از خورشید است. این بدان معناست که هم زمین و هم خورشید گذشته خود را دارند. کهکشان که تقریباً 10 تا 12 میلیارد سال پیش ظاهر شد نیز دارای آن است. به نظر می رسد که همه چیز ساده و واضح است، اما اگر عمیق تر بگردید، ساده و روشن جای خود را به نامفهوم، مرموز، مرموز می دهد ...

پس از اطلاع از انفجار بزرگ، مردم تعجب کردند: قبل از آن چه اتفاقی افتاده است؟ در نگاه اول، این یک سوال ساده است که ممکن است برای هر کسی پیش بیاید. اما در واقعیت، این شاید سخت ترین سوال باشد و هیچ کس هنوز نتوانسته است به طور واضح به آن پاسخ دهد. این وضعیت البته برای دانشمندان مناسب نبود، زیرا آنها عادت داشتند دیر یا زود پاسخی برای سؤالات مختلف، از جمله بسیار پیچیده، بیابند. بر عهده گرفتن وظیفه فاش کردن راز اصلی کیهان - قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است؟ - محققان نه یک، بلکه تعداد زیادی پاسخ دریافت کردند که برای مردم عادی بسیار عجیب و غیرقابل درک بود.

پاسخ اصلی این بود که قبل از بیگ بنگ اصلاً چیزی وجود نداشت. معلوم می شود که جهان از هیچ سرچشمه گرفته است، که هیچ چیز همه چیز را به وجود آورده است! حتی نمی توان تصور کرد که چه زمانی و چرا این اتفاق می افتد. هر کسی خواهد گفت که غیرممکن است نه تنها جهان را از هیچ بسازیم، بلکه یک مدفوع نیز بسازیم. با این حال، دانشمندان بر خودشان اصرار دارند. آنها، از جمله فیزیکدان نظری مشهور انگلیسی، استیون هاوکینگ، می گویند که آنها نه تنها به این ایده رسیدند که جهان از هیچ پدید آمده است، بلکه در نتیجه محاسبات ریاضی دقیق به این نتیجه رسیده اند، که هنوز هیچ کس در آن انجام نشده است. یک خطا کشف کرد آنها بر این باورند که روزی می توانند بفهمند هیچ چیز چیست.

شاید هیچ چیز نه تنها فقدان اجرام آسمانی، اتم ها، ذرات بنیادی، بلکه خود مکان و زمان باشد. همچنین این امکان وجود دارد که در هیچ چیز اسرارآمیزی، هیچ شکلی از ماده برای ما آشنا نبوده باشد. اما کاملاً خالی نبود و فرآیندهایی در آنجا اتفاق افتاد که در نتیجه انفجارهای کوچکی رخ داد و در نهایت انفجار بزرگ اتفاق افتاد. برای یافتن تایید فرضیه خود، محققان در تلاش هستند چیزی شبیه به هیچ چیز ایجاد کنند. آنها اتاق های مخصوصی ساختند که ذرات ماده را از آن جدا می کردند و دما را پایین می آوردند و تقریباً به سرمای فضای بیرون می رسید. معلوم شد که هیچ چیز به دست آمده در واقع چیزی است و می توان آن را به طرق مختلف مطالعه کرد.

و با این حال، بسیاری از مردم موافق نیستند که جهان از هیچ سرچشمه گرفته است. مخالفان این فرضیه به این سوال که قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاده است به طرق مختلف پاسخ می دهند. ایده اصلی این است که انفجار بزرگ یک رویداد برجسته در تاریخ جهان است، اما جهان قبل از آن وجود داشته است. در حالی که می توان در مورد این که این "جد" کیهان ما چگونه بود صحبت کرد، می توانیم فرض کنیم که اتفاقی در تاریخ آن رخ داده است که منجر به انفجار بزرگ شد که جهان ما را به وجود آورد.

البته نظرات دیگری نیز وجود دارد. شاید قبل از بیگ بنگ، جهانی شبیه جهان ما وجود داشته باشد، یا شاید اصلاً مشابه نباشد. همچنین می توان فرض کرد که قبل از جهان ما حداقل دو جهان دیگر وجود داشته است که برخورد آنها به انفجار بزرگ منجر شد.

به گفته برخی از محققان، جهان برای همیشه وجود دارد و در تاریخ آن بیگ بنگ با بیگ پاپ دنبال می شود. اگر فشردگی جایگزین انبساط کیهان شود، چنین انفجارهایی ممکن است رخ دهد. در نهایت، می توان فرض کرد، و بسیاری با این امر موافق هستند، که در لحظه اولیه تاریخ جهان ما یک رویداد واقعاً باورنکردنی رخ داد: کیهان تازه متولد شده به سرعت شروع به متورم شدن و متورم شدن به اندازه های عظیم کرد و باعث ایجاد "حباب" شد. که از آن جهان های مختلف یکی پس از دیگری رشد کردند. این گونه بود که جهان بزرگ به وجود آمد که به آن مگاورس یا چندجهان می گویند. اگر این درست باشد، همانطور که کهکشان ما یکی از میلیاردها کهکشان است که امروزه برای ما شناخته شده است، جهان ما نیز یکی از بسیاری از جهان‌های دیگر است که برای ما کاملاً ناشناخته است.

بیایید خیال پردازی کنیم و تصور کنیم که جهان های دیگر مانند جهان ما هستند یا شبیه آن هستند، یعنی از کهکشان ها، ستاره ها و سیارات بسیاری تشکیل شده اند. سیاره های زیادی وجود دارد که احتمالاً در برخی از آنها حیات هوشمند وجود دارد. ساکنان آنها به سطح بسیار بالایی از توسعه رسیدند و فرمانروای کهکشان خود شدند. البته آنها یاد گرفتند که از سیارات خود به سمت ستاره های دوردستی که سیارات به دور آنها حرکت می کنند پرواز کنند، همانطور که سیاره ما به دور خورشید حرکت می کند. آنها به تدریج بر بسیاری از منظومه های سیاره ای در کهکشان خود تسلط یافتند و البته با بیگانگان محلی ملاقات کردند.

همه چیز می تواند کاملاً متفاوت باشد اگر در جهان بزرگ جهان هایی کاملاً متفاوت از جهان ما وجود داشته باشد. حتی برای نویسندگان داستان های علمی تخیلی تصور اینکه در این جهان ها چه می گذرد، و اگر زندگی در آنها وجود دارد، مشکل است، پس چگونه است، چگونه به نظر می رسد و ساکنان آن قادر به انجام چه معجزاتی هستند.

باور نکردنی دشوار است یا اصلاً باور نمی شود. اما آیا واقعاً برای علم آسان بود که مردم را متقاعد کند که مثلاً زمین یک کره است؟ روزی روزگاری کسانی که چنین حرف هایی می زدند احمق به حساب می آمدند، زیرا فقط احمق ها می توانستند فکر کنند زمین صاف نیست. همه مطمئن بودند که زندگی روی توپ غیرممکن است، زیرا کسانی که "پایین" زندگی می کنند باید وارونه راه بروند. همچنین غیرممکن بود که باور کنیم که زمین به دور خورشید می چرخد. به هر حال، هر روز ما شاهد طلوع خورشید، طلوع از افق و سپس غروب هستیم. این تصور کامل را ایجاد می کند که خورشید در حال حرکت به دور زمین است. اما امروزه همه می دانند که همه چیز برعکس اتفاق می افتد: این خورشید نیست که به دور زمین حرکت می کند، بلکه زمین به دور خورشید است. و سپس معلوم شد که خورشید به دور مرکز کهکشان ما می چرخد، و خود کهکشان نیز مانند بسیاری دیگر ساکن نیست، بلکه در یک جهان بی نهایت در حال انبساط و پراکندگی می تازد.

نمی دانم چند دهه دیگر مردم در مورد آنچه قبل از انفجار بزرگ رخ داده است، چه فکری خواهند کرد؟

برگرفته از کتاب "بزرگترین بیگ بنگ"

می گویند زمان مرموزترین موضوع است. هر چقدر هم که انسان سعی کند قوانین آن را درک کند و کنترل آنها را یاد بگیرد، همیشه دچار مشکل می شود. برداشتن آخرین گام برای حل معمای بزرگ و با توجه به اینکه عملاً از قبل در چنته داریم، همیشه متقاعد می شویم که هنوز به همان اندازه گریزان است. با این حال، انسان موجودی کنجکاو است و جستجوی پاسخ برای پرسش های ابدی برای بسیاری به معنای زندگی تبدیل می شود.

یکی از این رازها خلقت جهان بود. پیروان "تئوری بیگ بنگ" که به طور منطقی منشأ حیات روی زمین را توضیح می دهد، شروع به تعجب کردند که قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است و آیا اصلاً چیزی وجود دارد یا خیر. موضوع تحقیق بارور است و نتایج ممکن است برای عموم مردم جالب باشد.

همه چیز در جهان گذشته ای دارد - خورشید، زمین، جهان، اما این همه تنوع از کجا آمده و چه چیزی قبل از آن آمده است؟

به سختی می توان پاسخ قطعی داد، اما می توان فرضیه هایی را مطرح کرد و به دنبال شواهدی برای آنها بود. در جستجوی حقیقت، محققان نه یک، بلکه چندین پاسخ برای این سوال دریافت کرده اند که "قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است؟" محبوب ترین آنها تا حدودی دلسرد کننده و کاملاً جسورانه به نظر می رسد - هیچ چیز. آیا ممکن است هر چیزی که وجود دارد از هیچ به وجود آمده باشد؟ اینکه هیچ چیز هر چیزی را که وجود دارد به دنیا آورد؟

در واقع نمی توان این را پوچی مطلق نامید و آیا هنوز در آنجا فرآیندهایی در جریان است؟ آیا همه چیز از هیچ زاده شد؟ نیستی فقدان کامل نه تنها ماده، مولکول و اتم، بلکه حتی زمان و مکان است. خاک غنی برای فعالیت نویسندگان علمی تخیلی!

نظرات دانشمندان در مورد دوران قبل از انفجار بزرگ

با این حال، هیچ چیز را نمی توان لمس کرد، قوانین عادی در مورد آن اعمال نمی شود، به این معنی که شما یا حدس و گمان می زنی و تئوری می سازی، یا سعی می کنی شرایطی نزدیک به شرایطی ایجاد کنی که منجر به انفجار بزرگ شد و از درستی فرضیات خود مطمئن شوی. در اتاق‌های ویژه‌ای که ذرات ماده از آن‌ها خارج می‌شد، دما را کاهش می‌داد و آن را به شرایط فضا نزدیک می‌کرد. نتایج مشاهداتی تأیید غیرمستقیم نظریه‌های علمی را ارائه می‌کند: دانشمندان محیطی را مطالعه کردند که انفجار بزرگ از نظر نظری می‌تواند در آن رخ دهد، اما نامیدن این محیط "هیچ" کاملاً صحیح نبود. انفجارهای کوچکی که رخ می دهند می توانند منجر به انفجار بزرگتری شوند که کیهان را به وجود آورد.

نظریه های جهان ها قبل از انفجار بزرگ

طرفداران یک نظریه دیگر استدلال می کنند که قبل از انفجار بزرگ دو جهان دیگر وجود داشته است که طبق قوانین خود توسعه یافته اند. پاسخ به این که دقیقاً چه بودند دشوار است، اما طبق نظریه ارائه شده، انفجار بزرگ در نتیجه برخورد آنها رخ داد و منجر به نابودی کامل جهان های قبلی و در عین حال به تولد جهان ما شد. که امروزه وجود دارد.

نظریه "فشردگی" می گوید که جهان وجود دارد و همیشه وجود داشته است؛ تنها شرایط توسعه آن تغییر می کند که منجر به از بین رفتن حیات در یک منطقه و ظهور در منطقه دیگر می شود. زندگی در نتیجه "فروپاشی" ناپدید می شود و پس از انفجار ظاهر می شود. مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد. این فرضیه طرفداران زیادی دارد.

فرض دیگری وجود دارد: در نتیجه انفجار بزرگ، جهان جدیدی از نیستی پدید آمد و مانند حباب صابون به ابعاد عظیمی متورم شد. در این زمان، "حباب ها" از آن جوانه زدند که بعداً به کهکشان ها و جهان ها تبدیل شدند.

نظریه "انتخاب طبیعی" نشان می دهد که ما در مورد "انتخاب طبیعی کیهانی"، مانند آنچه داروین در مورد آن صحبت کرد، فقط در مقیاس بزرگتر صحبت می کنیم. جهان ما جد خود را داشت و آن نیز به نوبه خود جد خود را داشت. بر اساس این نظریه، جهان ما توسط یک سیاهچاله ایجاد شده است. و بسیار مورد توجه دانشمندان هستند. بر اساس این نظریه، برای ظهور یک جهان جدید، مکانیسم های "تولید" ضروری است. سیاهچاله به چنین مکانیزمی تبدیل می شود.

یا شاید کسانی که معتقدند با رشد و توسعه جهان ما در حال انبساط است، به سمت انفجار بزرگ، که آغاز یک جهان جدید خواهد بود، درست می گویند. این بدان معنی است که روزی روزگاری، یک کیهان ناشناخته و افسوس ناپدید شده، مولد جهان جدید ما شد. ماهیت چرخه ای این سیستم منطقی به نظر می رسد و این نظریه طرفداران زیادی دارد.

نمی توان گفت که پیروان این یا آن فرضیه تا چه اندازه به حقیقت نزدیک شده اند. هر کس چیزی را انتخاب می کند که از نظر روحی و درک نزدیکتر باشد. عالم دین به همه پرسش ها پاسخ خود را می دهد و تصویر آفرینش جهان را در چارچوبی الهی قرار می دهد. آتئیست ها به دنبال پاسخ هستند، سعی می کنند به ته چیزها برسند و همین جوهر را با دستان خود لمس کنند. ممکن است تعجب کنیم که چه چیزی باعث چنین اصراری در جستجوی پاسخی برای این سؤال شده است که قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است، زیرا به دست آوردن منفعت عملی از این دانش کاملاً مشکل ساز است: طبق گفته خود، شخصی حاکم جهان نخواهد شد. کلمه و آرزو، ستاره های جدید روشن نمی شوند و موجودات خاموش نمی شوند. اما جالب اینجاست که مطالعه نشده است! بشریت در حال تلاش برای حل اسرار است و چه کسی می داند، شاید دیر یا زود آنها به دست انسان بیفتند. اما چگونه از این دانش مخفی استفاده خواهد کرد؟

تصاویر: KLAUS BACHMANN، مجله GEO

(26 آرا، میانگین: 4,85 از 5)

همه درباره تئوری بیگ بنگ شنیده‌اند که (حداقل در حال حاضر) منشأ جهان ما را توضیح می‌دهد. با این حال، در محافل علمی همیشه کسانی وجود خواهند داشت که می خواهند ایده ها را به چالش بکشند - اتفاقاً از این طریق، اغلب اکتشافات بزرگ به وجود می آید.

با این حال، دیک متوجه شد که اگر این مدل واقعی باشد، دو نوع ستاره وجود نخواهد داشت - جمعیت I و جمعیت II، ستاره های جوان و پیر. و آنها بودند. این بدان معنی است که جهان اطراف ما با این وجود از حالت گرم و متراکم توسعه یافته است. حتی اگر این تنها بیگ بنگ در تاریخ نباشد.

شگفت انگیز است، درست است؟ اگر چندین مورد از این انفجارها وجود داشته باشد چه می شود؟ ده ها، صدها؟ علم هنوز به این موضوع پی نبرده است. دیک از همکار خود پیبلز دعوت کرد تا دمای مورد نیاز برای فرآیندهای توصیف شده و دمای احتمالی تابش باقیمانده امروز را محاسبه کند. محاسبات تقریبی پیبلز نشان داد که امروز جهان باید با تشعشعات مایکروویو با دمای کمتر از 10 کلوین پر شود و رول و ویلکینسون از قبل آماده می شدند تا به دنبال این تابش باشند که زنگ به صدا درآمد...

در ترجمه گم شده است

با این حال، در اینجا ارزش حرکت به گوشه دیگری از جهان - به اتحاد جماهیر شوروی را دارد. نزدیکترین افراد به کشف تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی (و همچنین کار را کامل نکردند!) در اتحاد جماهیر شوروی بودند. دانشمندان شوروی پس از انجام حجم زیادی کار در طول چند ماه، که گزارشی در مورد آن در سال 1964 منتشر شد، به نظر می‌رسید که تمام قطعات پازل را کنار هم گذاشته بودند، تنها یکی از آنها گم شده بود. یاکوف بوریسوویچ زلدوویچ، یکی از غول‌پیکران علم شوروی، محاسباتی شبیه به محاسبات انجام شده توسط تیم گاموف (فیزیکدان شوروی ساکن ایالات متحده آمریکا) انجام داد و همچنین به این نتیجه رسید که جهان باید با یک گرما شروع شده باشد. بیگ بنگ، که تابش پس زمینه با دمای چند کلوین را بر جای گذاشت.

یاکوف بوریسوویچ زلدوویچ، -

او حتی از مقاله اد اهم در مجله فنی سیستم بل، که دمای تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی را تقریباً محاسبه می‌کرد، می‌دانست، اما نتیجه‌گیری نویسنده را اشتباه تفسیر می‌کرد. چرا محققان شوروی متوجه نشدند که اهم قبلاً این تشعشعات را کشف کرده است؟ به دلیل اشتباه در ترجمه مقاله اهم بیان می‌کرد که دمای آسمانی که او اندازه‌گیری کرد حدود 3 کلوین بود. این بدان معنی بود که او تمام منابع ممکن تداخل رادیویی را کم کرده بود و 3 K دمای پس‌زمینه باقی‌مانده بود.

با این حال، به طور تصادفی، دمای تابش اتمسفر نیز یکسان بود (3 کلوین)، که اهم نیز برای آن تصحیح کرد. متخصصان شوروی به اشتباه به این نتیجه رسیدند که این 3 K است که اهم پس از تمام تنظیمات قبلی باقی مانده است، آنها را نیز کم کرده و چیزی باقی نمانده است.

امروزه، چنین سوء تفاهم هایی به راحتی از طریق مکاتبات الکترونیکی اصلاح می شود، اما در اوایل دهه 1960، ارتباط بین دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده بسیار دشوار بود. این دلیل چنین اشتباه تهاجمی بود.

جایزه نوبل که کنار رفت

بیایید به روزی برگردیم که تلفن در آزمایشگاه دیک زنگ خورد. معلوم شد که در همان زمان، اخترشناسان آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون گزارش دادند که به طور تصادفی موفق به تشخیص صدای ضعیف رادیویی شده‌اند که از همه چیز می‌آید. سپس آنها هنوز نمی دانستند که تیم دیگری از دانشمندان به طور مستقل ایده وجود چنین تشعشعی را مطرح کردند و حتی شروع به ساخت یک آشکارساز برای جستجوی آن کردند. این تیم دیکه و پیبلز بود.

حتی شگفت‌انگیزتر این است که پس‌زمینه مایکروویو کیهانی، یا همانطور که به آن تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی نیز گفته می‌شود، بیش از ده سال قبل در چارچوب مدل پیدایش کیهان در نتیجه انفجار بزرگ توسط انفجار بزرگ توصیف شده است. جورج گامو و همکارانش. نه یکی و نه گروه دیگر از دانشمندان از این موضوع اطلاعی نداشتند.

پنزیاس و ویلسون به طور تصادفی از کار دانشمندان تحت رهبری دیک مطلع شدند و تصمیم گرفتند با آنها تماس بگیرند تا در مورد آن صحبت کنند. دیکه به دقت به پنزیاس گوش داد و چندین نظر داد. بعد از قطع کردن تلفن، رو به همکارانش کرد و گفت: بچه ها ما از خودمان جلو افتادیم.

تقریباً 15 سال بعد، پس از اندازه‌گیری‌های زیادی که در طول موج‌های مختلف توسط گروه‌های بسیاری از ستاره‌شناسان انجام شد، تأیید کرد که تشعشعاتی که آنها کشف کرده‌اند، در واقع بازتابی از انفجار بزرگ است، با دمای 2.712 کلوین، پنزیاس و ویلسون جایزه نوبل را به اشتراک گذاشتند. اختراع آنها اگرچه در ابتدا حتی نمی خواستند مقاله ای در مورد کشف خود بنویسند، زیرا آن را غیرقابل دفاع می دانستند و در مدل یک جهان ساکن که به آن پایبند بودند نمی گنجیدند!

گفته می شود که پنزیاس و ویلسون پس از دیک، پیبلز، رول و ویلکینسون به عنوان پنجمین و ششمین نام در فهرست ذکر شده اند. در این صورت، ظاهراً جایزه نوبل به دیکه خواهد رسید. اما همه چیز همانطور که اتفاق افتاد اتفاق افتاد.

P.S.: در خبرنامه ما مشترک شوید. هر دو هفته یک بار 10 مورد از جالب ترین و مفیدترین مطالب را از وبلاگ اسطوره ارسال خواهیم کرد.

حتی دانشمندان مدرن نیز نمی توانند با قطعیت بگویند که قبل از انفجار بزرگ چه چیزی در کیهان وجود داشت. فرضیه های متعددی وجود دارد که حجاب رازداری را بر یکی از پیچیده ترین مسائل هستی برمی دارد.

خاستگاه جهان مادی

تا قرن بیستم تنها دو طرفدار دیدگاه دینی وجود داشت که معتقد بودند جهان را خدا آفریده است. برعکس، دانشمندان از تصدیق ماهیت انسان ساخته جهان خودداری کردند. فیزیکدانان و ستاره شناسان حامیان این ایده بودند که فضا همیشه وجود داشته است، جهان ساکن بوده و همه چیز مانند میلیاردها سال پیش باقی خواهد ماند.

با این حال، پیشرفت علمی شتابان در آغاز قرن به این واقعیت منجر شد که محققان فرصت هایی برای مطالعه فضاهای فرازمینی داشتند. برخی از آنها اولین کسانی بودند که سعی کردند به این سوال پاسخ دهند که قبل از انفجار بزرگ چه چیزی در کیهان وجود داشت.

تحقیقات هابل

قرن بیستم بسیاری از نظریه های دوران گذشته را نابود کرد. در فضای خالی، فرضیه های جدیدی ظاهر شد که اسرار غیرقابل درک را توضیح می داد. همه چیز با این واقعیت شروع شد که دانشمندان واقعیت انبساط جهان را ثابت کردند. این کار توسط ادوین هابل انجام شد. او کشف کرد که کهکشان‌های دور از نظر نور با خوشه‌های کیهانی که به زمین نزدیک‌تر بودند، تفاوت دارند. کشف این الگو اساس قانون انبساط ادوین هابل را تشکیل داد.

انفجار بزرگ و منشا کیهان زمانی مورد مطالعه قرار گرفت که مشخص شد که همه کهکشان‌ها از ناظر «فرار» می‌کنند، بدون توجه به جایی که او کجاست. چگونه می توان این را توضیح داد؟ از آنجایی که کهکشان ها حرکت می کنند، به این معنی است که توسط نوعی انرژی به جلو رانده می شوند. علاوه بر این، فیزیکدانان محاسبه کرده اند که زمانی همه جهان ها در یک نقطه قرار داشتند. به دلیل فشاری، آنها با سرعتی غیرقابل تصور شروع به حرکت در همه جهات کردند.

این پدیده "بیگ بنگ" نامیده شد. و منشأ جهان دقیقاً با کمک نظریه این رویداد باستانی توضیح داده شد. کی اتفاق افتاد؟ فیزیکدانان سرعت حرکت کهکشان ها را تعیین کردند و فرمولی را استخراج کردند که از آن برای محاسبه زمان "فشار" اولیه استفاده کردند. هیچ کس نمی تواند اعداد دقیقی ارائه دهد، اما تقریباً این پدیده حدود 15 میلیارد سال پیش رخ داده است.

ظهور نظریه بیگ بنگ

این واقعیت که همه کهکشان ها منبع نور هستند به این معنی است که انفجار بزرگ مقدار زیادی انرژی آزاد کرد. این او بود که همان روشنایی را به دنیا آورد که دنیاها با دور شدن از کانون اتفاقات از دست می دهند. نظریه بیگ بنگ اولین بار توسط ستاره شناسان آمریکایی رابرت ویلسون و آرنو پنزیاس اثبات شد. آنها تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی الکترومغناطیسی را کشف کردند که دمای آن سه درجه در مقیاس کلوین (یعنی 270- درجه سانتیگراد) بود. این یافته از این ایده حمایت کرد که جهان در ابتدا بسیار داغ بود.

نظریه بیگ بنگ به بسیاری از سوالات مطرح شده در قرن نوزدهم پاسخ داد. با این حال، اکنون موارد جدید ظاهر شده اند. به عنوان مثال، قبل از انفجار بزرگ چه چیزی در جهان وجود داشت؟ چرا این ماده تا این حد همگن است، در حالی که با چنین آزادسازی عظیم انرژی، ماده باید به طور ناهموار در همه جهات پراکنده شود؟ اکتشافات ویلسون و آرنو هندسه کلاسیک اقلیدسی را مورد تردید قرار داد، زیرا ثابت شد که فضا انحنای صفر دارد.

نظریه تورم

پرسش‌های جدید مطرح شده نشان می‌دهد که نظریه مدرن مبدأ جهان پراکنده و ناقص است. با این حال، برای مدت طولانی به نظر می رسید که پیشرفت فراتر از آنچه در دهه 60 کشف شد غیرممکن است. و تنها تحقیقات اخیر دانشمندان امکان تدوین یک اصل مهم جدید را برای فیزیک نظری فراهم کرده است. این پدیده انبساط تورمی فوق سریع کیهان بود. با استفاده از نظریه میدان کوانتومی و نظریه نسبیت عام اینشتین مورد مطالعه و توصیف قرار گرفت.

پس قبل از انفجار بزرگ چه چیزی در کیهان وجود داشت؟ علم مدرن این دوره را "تورم" می نامد. در ابتدا فقط یک میدان وجود داشت که تمام فضای خیالی را پر می کرد. می توان آن را به یک گلوله برفی تشبیه کرد که از دامنه یک کوه برفی پرتاب شده است. توده به سمت پایین غلت می خورد و اندازه آن افزایش می یابد. به همین ترتیب، میدان به دلیل نوسانات تصادفی، ساختار خود را در یک زمان غیرقابل تصور تغییر داد.

هنگامی که یک پیکربندی همگن تشکیل شد، یک واکنش رخ داد. این شامل بزرگترین اسرار جهان است. قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاد؟ یک میدان تورمی که اصلا شبیه به جریان فعلی نبود. پس از واکنش، رشد کیهان آغاز شد. اگر قیاس را با یک گلوله برفی ادامه دهیم، پس از اولین گلوله های برفی، گلوله های برفی دیگر به پایین غلت می زنند، همچنین اندازه آنها افزایش می یابد. لحظه بیگ بنگ در این سیستم را می توان با لحظه دومی که یک بلوک عظیم در پرتگاه سقوط کرد و در نهایت با زمین برخورد کرد مقایسه کرد. در آن لحظه مقدار عظیمی از انرژی آزاد شد. هنوز نمی تواند تمام شود. به دلیل تداوم واکنش انفجار است که جهان ما امروز در حال رشد است.

ماده و میدان

جهان اکنون از تعداد غیرقابل تصوری از ستاره ها و دیگر اجرام کیهانی تشکیل شده است. این انباشته از ماده انرژی عظیمی از خود ساطع می کند که با قانون فیزیکی بقای انرژی در تضاد است. چی میگه؟ ماهیت این اصل به این واقعیت مربوط می شود که در یک دوره زمانی نامحدود مقدار انرژی در سیستم بدون تغییر باقی می ماند. اما این چگونه می تواند با جهان ما که همچنان در حال گسترش است، منطبق شود؟

نظریه تورم توانست به این سوال پاسخ دهد. بسیار نادر است که چنین اسرار جهان حل شود. قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاد؟ زمینه تورمی پس از پیدایش جهان، ماده آشنا برای ما جای آن را گرفت. با این حال، علاوه بر آن، چیزی نیز در کیهان وجود دارد که دارای انرژی منفی است. خواص این دو موجودیت متضاد هستند. این انرژی حاصل از ذرات، ستارگان، سیارات و سایر مواد را جبران می کند. این رابطه همچنین توضیح می دهد که چرا جهان هنوز به سیاهچاله تبدیل نشده است.

زمانی که انفجار بزرگ برای اولین بار اتفاق افتاد، جهان برای فروپاشی چیزی کوچکتر از آن بود. اکنون که کیهان منبسط شده است، سیاهچاله های محلی در قسمت های خاصی از آن ظاهر شده اند. میدان گرانشی آنها همه چیز اطرافشان را جذب می کند. حتی نور هم نمی تواند از آن خارج شود. در واقع به همین دلیل است که چنین سوراخ هایی سیاه می شوند.

انبساط کیهان

حتی با وجود توجیه نظری نظریه تورم، هنوز مشخص نیست که کیهان قبل از انفجار بزرگ چگونه بوده است. تخیل انسان نمی تواند این تصویر را تصور کند. واقعیت این است که میدان تورم نامشهود است. نمی توان آن را با قوانین معمول فیزیک توضیح داد.

هنگامی که انفجار بزرگ رخ داد، میدان تورم با سرعتی فراتر از سرعت نور شروع به گسترش کرد. طبق شاخص های فیزیکی، هیچ ماده ای در جهان وجود ندارد که بتواند سریعتر از این شاخص حرکت کند. نور با اعداد باورنکردنی در سراسر جهان موجود پخش می شود. میدان تورمی دقیقاً به دلیل ماهیت نامشهود آن با سرعت بیشتری گسترش یافت.

وضعیت فعلی کیهان

دوره کنونی در تکامل کیهان به طور ایده آل برای وجود حیات مناسب است. دانشمندان تعیین اینکه این دوره زمانی چقدر طول می کشد دشوار است. اما اگر کسی چنین محاسباتی را انجام می داد، ارقام حاصل کمتر از صدها میلیارد سال نبود. برای زندگی یک انسان، چنین بخش آنقدر بزرگ است که حتی در محاسبات ریاضی نیز باید با استفاده از توان ها نوشته شود. حال بسیار بهتر از دوران ماقبل تاریخ جهان مطالعه شده است. آنچه قبل از بیگ بنگ رخ داد، در هر صورت، تنها موضوع تحقیقات نظری و محاسبات جسورانه باقی خواهد ماند.

در دنیای مادی، حتی زمان نیز یک ارزش نسبی باقی می ماند. به عنوان مثال، اختروش ها (نوعی شی نجومی)، که در فاصله 14 میلیارد سال نوری از زمین وجود دارند، 14 میلیارد سال نوری عقب تر از "اکنون" معمول ما هستند. این فاصله زمانی بسیار زیاد است. حتی از نظر ریاضی نیز دشوار است، بدون ذکر این واقعیت که تصور واضح چنین چیزی با کمک تخیل انسان (حتی پرشورترین) به سادگی غیرممکن است.

علم مدرن از نظر تئوری می تواند کل زندگی دنیای مادی ما را توضیح دهد، از اولین کسری از ثانیه وجود آن، زمانی که انفجار بزرگ به تازگی رخ داده است. تاریخچه کامل کیهان هنوز در حال به روز رسانی است. ستاره شناسان با کمک تجهیزات تحقیقاتی مدرن و بهبود یافته (تلسکوپ ها، آزمایشگاه ها و غیره) حقایق شگفت انگیز جدیدی را کشف می کنند.

با این حال، پدیده هایی نیز وجود دارند که هنوز درک نشده اند. به عنوان مثال، چنین نقطه سفیدی انرژی تاریک آن است. جوهر این توده پنهان همچنان آگاهی تحصیل کرده ترین و پیشرفته ترین فیزیکدانان زمان ما را برانگیخته است. علاوه بر این، هیچ دیدگاه واحدی در مورد دلایل وجود ذرات بیشتر از پادذرات در جهان وجود ندارد. چندین نظریه بنیادی در این مورد تدوین شده است. برخی از این مدل ها محبوب ترین هستند، اما هیچ یک از آنها هنوز توسط جامعه علمی بین المللی به عنوان پذیرفته نشده اند

در مقیاس دانش جهانی و اکتشافات عظیم قرن بیستم، این شکاف ها کاملاً ناچیز به نظر می رسند. اما تاریخ علم با نظم غبطه‌انگیزی نشان می‌دهد که تبیین چنین حقایق و پدیده‌های «کوچک» مبنایی برای درک کل بشر از این رشته به عنوان یک کل می‌شود (در این مورد ما در مورد نجوم صحبت می‌کنیم). بنابراین، نسل‌های آینده دانشمندان قطعاً در زمینه شناخت ماهیت کیهان، کاری برای انجام و کشف خواهند داشت.

دوره آموزشی با موضوع "مبانی نظری فناوری های پیشرفته"

تکمیل شده توسط: Larisa Mirzodzhonovna Belozerskaya، Course I

دانشگاه آزاد دولتی مسکو، شعبه

کیهان شناسی مطالعه فیزیکی جهان است که شامل نظریه همه چیز تحت پوشش مشاهدات نجومی جهان به عنوان بخشی از کیهان است.

بزرگترین دستاورد کیهان شناسی مدرن مدل جهان در حال انبساط است که نظریه انفجار بزرگ نامیده می شود.

بر اساس این نظریه، تمام فضای قابل مشاهده در حال گسترش است. اما در همان ابتدا چه اتفاقی افتاد؟ تمام مواد موجود در کیهان در یک لحظه اولیه به معنای واقعی کلمه به هیچ متراکم شد - در یک نقطه واحد فشرده شد. چگالی فوق‌العاده‌ای داشت - تصورش تقریبا غیرممکن است، آن را به صورت عددی بیان می‌کنند که در آن 96 صفر بعد از یک وجود دارد - و دمایی به همان اندازه غیرقابل تصور بالا. ستاره شناسان این حالت را تکینگی نامیدند.

بنا به دلایلی، این تعادل شگفت انگیز به طور ناگهانی در اثر عمل نیروهای گرانشی از بین رفت - حتی تصور اینکه آنها با توجه به چگالی بی نهایت عظیم "ماده اولیه" چگونه باید باشند، دشوار است!

دانشمندان این لحظه را "بیگ بنگ" نامیدند. کیهان شروع به انبساط و سرد شدن کرد.

لازم به ذکر است که این سؤال که کیهان چه نوع تولدی است - "گرم" یا "سرد" - بلافاصله به طور واضح حل نشد و برای مدت طولانی ذهن ستاره شناسان را به خود مشغول کرد. علاقه به این مشکل بیهوده نبود - به هر حال، برای مثال، سن جهان به وضعیت فیزیکی ماده در لحظه اولیه بستگی دارد. علاوه بر این، واکنش های حرارتی می تواند در دماهای بالا رخ دهد. در نتیجه، ترکیب شیمیایی جهان "گرم" باید با ترکیب جهان "سرد" متفاوت باشد. و این به نوبه خود اندازه و سرعت رشد اجرام آسمانی را تعیین می کند ...

برای چندین دهه، هر دو نسخه - تولد "گرم" و "سرد" کیهان - در کیهان شناسی در شرایط مساوی وجود داشت و هم طرفداران و هم منتقدان داشت. موضوع "کوچک" باقی ماند - لازم بود آنها را با مشاهدات تأیید کنیم.

نجوم مدرن می تواند به این سؤال پاسخ مثبت دهد که آیا شواهدی برای فرضیه جهان داغ و انفجار بزرگ وجود دارد یا خیر. در سال 1965، کشفی انجام شد که به گفته دانشمندان، مستقیماً تأیید می کند که در گذشته ماده کیهان بسیار متراکم و داغ بوده است. معلوم شد که در فضای بیرونی امواج الکترومغناطیسی وجود دارند که در آن دوران دور متولد شدند، زمانی که هیچ ستاره، کهکشان یا منظومه شمسی ما وجود نداشت.

احتمال وجود چنین تشعشعی توسط ستاره شناسان خیلی زودتر پیش بینی شده بود. در اواسط دهه 1940. فیزیکدان آمریکایی جورج گامو (1904-1968) مسائل مربوط به منشاء جهان و منشاء عناصر شیمیایی را مطرح کرد. محاسبات انجام شده توسط گامو و شاگردانش این امکان را فراهم می کند که تصور کنیم که جهان در اولین ثانیه های وجود خود دمای بسیار بالایی داشته است. ماده گرم شده "درخشید" - امواج الکترومغناطیسی ساطع کرد. Gamow پیشنهاد کرد که آنها باید در دوران مدرن به شکل امواج رادیویی ضعیف مشاهده شوند و حتی دمای این تابش - تقریباً 5-6 K را پیش بینی کرد.

در سال 1965، مهندسان رادیویی آمریکایی آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون تشعشعات کیهانی را شناسایی کردند که نمی‌توان آن را به هیچ منبع کیهانی شناخته شده در آن زمان نسبت داد. ستاره شناسان به این نتیجه رسیده اند که این تابش، که دمای آن حدود 3 کلوین است، یک یادگار است (از کلمه لاتین "باقی مانده"، از این رو نام تابش - "یادگار") مربوط به آن زمان های دور است که جهان به طور خارق العاده ای بود. داغ اکنون اخترشناسان توانستند به نفع تولد "گرم" کیهان انتخاب کنند. A. Penzias و R. Wilson در سال 1978 جایزه نوبل را برای کشف پس زمینه مایکروویو کیهانی (نام رسمی تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی) در طول موج 7.35 سانتی متر دریافت کردند.

بیگ بنگ نامی است که به منشا کیهان داده شده است. در درون این مفهوم، اعتقاد بر این است که حالت اولیه کیهان نقطه ای به نام نقطه تکینگی بوده است که تمام ماده و انرژی در آن متمرکز شده است. با چگالی بی نهایت زیاد ماده مشخص می شد. ویژگی های خاص نقطه تکینگی ناشناخته است، همانطور که آنچه قبل از حالت تکینگی وجود دارد ناشناخته است.

یک گاهشماری تقریبی از رویدادهایی که از نقطه صفر در زمان - آغاز گسترش - به وجود آمدند در زیر ارائه شده است:

هیچ اطلاعات قابل اعتمادی در مورد شرایط و رویدادهایی که قبل از لحظه 5·10-44 ثانیه رخ داده اند - پایان کوانتوم زمان اول وجود ندارد. در مورد پارامترهای فیزیکی آن دوران، فقط می توان گفت که در آن زمان دما 1.3·1032 کلوین بود و چگالی ماده حدود 1096 کیلوگرم بر متر مکعب بود. مقادیر داده شده محدودیت هایی برای کاربرد نظریه های موجود هستند. آنها از روابط بین سرعت نور، ثابت گرانش، ثابت های پلانک و بولتزمن پیروی می کنند و "پلانک" نامیده می شوند.

رویدادهای دوره از 5·10-44 تا 10-36 ثانیه توسط مدل "جهان تورمی" منعکس شده است، توصیفی که دشوار است و نمی توان در چارچوب این ارائه ارائه کرد. با این حال، باید توجه داشت که بر اساس این مدل، انبساط جهان بدون کاهش غلظت حجمی انرژی و تحت فشار منفی مخلوط اولیه ماده و انرژی، یعنی دفع اجسام مادی رخ داده است. از یکدیگر، که باعث انبساط کیهان شد، که تا به امروز ادامه دارد.

برای درک فرآیندهایی که در بازه زمانی 10-36-10-4 ثانیه از آغاز انفجار رخ داده اند، دانش عمیق فیزیک ذرات بنیادی مورد نیاز است. در این دوره، تشعشعات الکترومغناطیسی و ذرات بنیادی - انواع مزون ها، هایپرون ها، پروتون ها و پادپروتون ها، نوترون ها و پادنوترون ها، نوترینوها و پادنوترینوها و غیره. در حالت تعادل وجود داشت، یعنی غلظت حجمی آنها برابر بود. نقش بسیار مهمی را در این زمان ابتدا میدان های تعاملات قوی و سپس ضعیف ایفا کردند.

در دوره 10-4 - 10-3 ثانیه، تشکیل کل مجموعه ذرات بنیادی اتفاق افتاد که با تبدیل یکی به دیگری، اکنون کل جهان را تشکیل می دهند. نابودی اکثریت قریب به اتفاق ذرات بنیادی و پادذراتی که قبلا وجود داشته اند رخ داده است. در این دوره بود که عدم تقارن باریون ظاهر شد، که معلوم شد نتیجه یک میلیاردم تعداد باریون ها بیش از آنتی باریون ها است. ظاهراً بلافاصله پس از دوران انبساط تورمی جهان ظاهر شد. در دمای 1011 درجه، چگالی کیهان قبلاً به مقدار مشخصه هسته اتم کاهش یافته بود.در این مدت دما در هزارم ثانیه به نصف کاهش یافت. در همان زمان، تشعشعات نوترینوی موجود و در حال حاضر باقی مانده متولد شد. اما با وجود چگالی قابل توجه آن که کمتر از 400 قطعه در سانتی متر مکعب است و امکان به دست آوردن مهم ترین اطلاعات مربوط به آن دوره شکل گیری کیهان با کمک آن، ثبت آن هنوز امکان پذیر نیست.

در بازه زمانی 10-3 تا 10-120 ثانیه، در نتیجه واکنش های گرما هسته ای، هسته های هلیوم و تعداد بسیار کمی از هسته های برخی عناصر شیمیایی سبک دیگر تشکیل شد و بخش قابل توجهی از پروتون ها - هسته های هیدروژن - تشکیل شد. در هسته اتم ترکیب نمی شود. همه آنها در "اقیانوس" الکترون های آزاد و فوتون های تابش الکترومغناطیسی غوطه ور ماندند. از این لحظه به بعد، نسبتی در گاز اولیه ایجاد شد: 75-78٪ هیدروژن و 25-22٪ هلیوم - بر حسب جرم این گازها.

در بازه زمانی بین 300 هزار تا 1 میلیون سال، دمای کیهان به 3000 تا 45000 کلوین کاهش یافت و عصر نوترکیبی آغاز شد. الکترون‌های آزاد قبلی با هسته‌های سبک اتمی و پروتون‌ها ترکیب شدند. اتم های هیدروژن، هلیوم و تعدادی اتم لیتیوم تشکیل شد. ماده شفاف شد و تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی، که تاکنون مشاهده شده بود، از آن "جدا" شد. تمام ویژگی‌های مشاهده شده در حال حاضر تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی، به عنوان مثال، نوسانات دمای جریان‌های آن که از نواحی مختلف روی کره سماوی می‌آیند یا قطبش آنها، تصویری از خواص و توزیع ماده در آن زمان را منعکس می‌کند.

در طول یک میلیارد سال بعدی از وجود کیهان، دمای آن از 3000 تا 45000 کلوین به 300 کلوین کاهش یافت. با توجه به این واقعیت که در این دوره زمانی، منابع تابش الکترومغناطیسی - ستارگان، اختروش ها و غیره - داشتند. هنوز در کیهان شکل نگرفته است تابش باقیمانده قبلاً سرد شده است؛ این دوران «عصر تاریک» کیهان نامیده می‌شود.