ประวัติบิ๊กแบง. เกิดอะไรขึ้นก่อนบิ๊กแบง? มีอะไรผิดปกติกับทฤษฎีบิ๊กแบง

ความยิ่งใหญ่และความหลากหลายของโลกรอบข้างสามารถทำให้จินตนาการต่างๆ ตื่นตาตื่นใจ วัตถุและวัตถุทั้งหมดที่ล้อมรอบบุคคล คนอื่น พืชและสัตว์ประเภทต่างๆ อนุภาคที่มองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์เท่านั้น และกระจุกดาวที่เข้าใจยาก ทั้งหมดนี้รวมกันเป็นหนึ่งโดยแนวคิดของ "จักรวาล"

ทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาลได้รับการพัฒนาโดยมนุษย์มาช้านาน แม้จะไม่มีแม้แต่แนวคิดเริ่มต้นของศาสนาหรือวิทยาศาสตร์ แต่ในจิตใจที่อยากรู้อยากเห็นของคนโบราณก็มีคำถามเกี่ยวกับหลักการของระเบียบโลกและเกี่ยวกับตำแหน่งของบุคคลในพื้นที่ที่ล้อมรอบเขา เป็นการยากที่จะนับว่าทุกวันนี้มีทฤษฎีกำเนิดจักรวาลกี่ทฤษฎี บางทฤษฎีกำลังได้รับการศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำระดับโลก บางทฤษฎีก็น่าอัศจรรย์มาก

จักรวาลวิทยาและหัวเรื่อง

จักรวาลวิทยาสมัยใหม่ - ศาสตร์แห่งโครงสร้างและการพัฒนาของจักรวาล - ถือว่าคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดของมันเป็นหนึ่งในความลึกลับที่น่าสนใจที่สุดและยังศึกษาไม่เพียงพอ ธรรมชาติของกระบวนการที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของดาวฤกษ์ กาแล็กซี ระบบสุริยะและดาวเคราะห์ การพัฒนา ที่มาของการเกิดขึ้นของจักรวาล ตลอดจนขนาดและขอบเขต ทั้งหมดนี้เป็นเพียงประเด็นสั้นๆ ที่ศึกษา โดยนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่

การค้นหาคำตอบของปริศนาพื้นฐานเกี่ยวกับการก่อตัวของโลกได้นำไปสู่ความจริงที่ว่าทุกวันนี้มีทฤษฎีต่างๆ เกี่ยวกับต้นกำเนิด การดำรงอยู่ การพัฒนาของจักรวาล ความตื่นเต้นของผู้เชี่ยวชาญที่มองหาคำตอบ การสร้างและทดสอบสมมติฐานนั้นสมเหตุสมผล เพราะทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาลที่เชื่อถือได้จะเปิดเผยต่อมวลมนุษยชาติถึงความน่าจะเป็นของการดำรงอยู่ของระบบและดาวเคราะห์อื่น

ทฤษฎีที่มาของจักรวาลมีลักษณะของแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ สมมติฐานส่วนบุคคล คำสอนทางศาสนา แนวคิดเชิงปรัชญาและตำนาน พวกเขาทั้งหมดแบ่งออกเป็นสองประเภทตามเงื่อนไข:

1. ทฤษฎีตามที่จักรวาลถูกสร้างขึ้นโดยผู้สร้าง กล่าวอีกนัยหนึ่งสาระสำคัญของพวกเขาคือกระบวนการสร้างจักรวาลเป็นการกระทำที่มีสติสัมปชัญญะและจิตวิญญาณซึ่งเป็นการสำแดงของเจตจำนง
2. ทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาล สร้างขึ้นบนพื้นฐานของปัจจัยทางวิทยาศาสตร์ สมมุติฐานของพวกเขาปฏิเสธทั้งการดำรงอยู่ของผู้สร้างและความเป็นไปได้ของการสร้างโลกอย่างมีสติ สมมติฐานดังกล่าวมักมีพื้นฐานมาจากสิ่งที่เรียกว่าหลักการธรรมดาสามัญ พวกเขาแนะนำความเป็นไปได้ของชีวิตไม่เพียง แต่บนโลกของเราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้อื่นด้วย

Creationism - ทฤษฎีการสร้างโลกโดยผู้สร้าง

ตามชื่อที่บ่งบอก เนรมิต (การสร้างสรรค์) เป็นทฤษฎีทางศาสนาเกี่ยวกับที่มาของจักรวาล โลกทัศน์นี้มีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องการสร้างจักรวาล โลก และมนุษย์โดยพระเจ้าหรือผู้สร้าง

ความคิด เวลานานมีบทบาทสำคัญจนถึงปลายศตวรรษที่ 19 เมื่อกระบวนการสะสมความรู้ในสาขาต่างๆ ของวิทยาศาสตร์ (ชีววิทยา ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์) เร่งตัวขึ้น และทฤษฎีวิวัฒนาการก็แพร่หลาย ลัทธิเนชั่นนิสม์ได้กลายเป็นปฏิกิริยาของคริสเตียนที่ยึดมั่นในทัศนะอนุรักษ์นิยมเกี่ยวกับการค้นพบที่เกิดขึ้น แนวคิดที่โดดเด่นในขณะนั้นเพิ่มความขัดแย้งระหว่างศาสนากับทฤษฎีอื่นๆ เท่านั้น

อะไรคือความแตกต่างระหว่างทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์และศาสนา

ความแตกต่างหลักระหว่างทฤษฎีของหมวดหมู่ต่างๆ ส่วนใหญ่อยู่ในเงื่อนไขที่ใช้โดยสมัครพรรคพวกของพวกเขา ดังนั้น ในสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ แทนที่จะเป็นผู้สร้าง - ธรรมชาติ และแทนที่จะสร้าง - กำเนิด นอกจากนี้ยังมีคำถามที่ครอบคลุมโดยทฤษฎีต่าง ๆ ที่คล้ายกันหรือทำซ้ำอย่างสมบูรณ์

ทฤษฎีการกำเนิดของเอกภพซึ่งอยู่ในประเภทที่ตรงข้ามกัน ระบุลักษณะที่ปรากฏของมันในรูปแบบต่างๆ ตัวอย่างเช่น ตามสมมติฐานที่พบบ่อยที่สุด (ทฤษฎีบิ๊กแบง) จักรวาลก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน

ในทางตรงข้าม ทฤษฎีศาสนาของการกำเนิดจักรวาลให้ตัวเลขที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง:

• ตามแหล่งข่าวของคริสเตียน อายุของจักรวาลที่พระเจ้าสร้างขึ้นในเวลาที่พระเยซูคริสต์ประสูติคือ 3483-6984 ปี
• ศาสนาฮินดูแสดงให้เห็นว่าโลกของเรามีอายุประมาณ 155 ล้านล้านปี

กันต์กับแบบจำลองจักรวาลวิทยาของเขา

จนถึงศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีความเห็นว่าจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุด คุณภาพนี้บ่งบอกถึงเวลาและพื้นที่ นอกจากนี้ ในความเห็นของพวกเขา จักรวาลยังคงนิ่งและสม่ำเสมอ

ไอแซก นิวตัน เสนอแนวคิดเรื่องความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลในอวกาศ การพัฒนาสมมติฐานนี้เกี่ยวข้องกับผู้ที่พัฒนาทฤษฎีเกี่ยวกับการไม่มีเวลาจำกัดเช่นกัน ในการก้าวต่อไปตามสมมติฐานทางทฤษฎี Kant ได้ขยายขอบเขตอนันต์ของจักรวาลไปสู่จำนวนของผลิตภัณฑ์ทางชีววิทยาที่เป็นไปได้ สมมุติฐานนี้หมายความว่าในสภาพของโลกยุคโบราณและโลกกว้างใหญ่ โดยปราศจากจุดจบและจุดเริ่มต้น อาจมีตัวเลือกที่เป็นไปได้มากมายนับไม่ถ้วน อันเป็นผลมาจากการเกิดขึ้นของสปีชีส์ทางชีววิทยาใดๆ ก็ตามมีอยู่จริง

ตามการเกิดขึ้นของรูปแบบชีวิตที่เป็นไปได้ ทฤษฎีของดาร์วินได้รับการพัฒนาในภายหลัง การสังเกตท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวและผลการคำนวณของนักดาราศาสตร์ยืนยันแบบจำลองจักรวาลวิทยาของคานท์

ภาพสะท้อนของไอน์สไตน์

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ตีพิมพ์แบบจำลองจักรวาลของเขาเอง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา กระบวนการที่ตรงกันข้ามสองกระบวนการเกิดขึ้นพร้อมกันในจักรวาล: การขยายตัวและการหดตัว อย่างไรก็ตาม เขาเห็นด้วยกับความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เกี่ยวกับความนิ่งของจักรวาล ดังนั้นเขาจึงแนะนำแนวคิดของแรงผลักของจักรวาล เอฟเฟกต์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสมดุลระหว่างแรงดึงดูดของดวงดาวและหยุดกระบวนการเคลื่อนที่ของทุกคน เทห์ฟากฟ้าเพื่อให้จักรวาลคงที่

แบบจำลองของจักรวาล - ตาม Einstein - มีขนาดที่แน่นอน แต่ไม่มีขอบเขต การรวมกันดังกล่าวจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อพื้นที่นั้นโค้งในลักษณะที่มันเกิดขึ้นในทรงกลม

ลักษณะของพื้นที่ของแบบจำลองดังกล่าวคือ:

• สามมิติ.
• ปิดตัวเอง.
• ความเป็นเนื้อเดียวกัน (ขาดศูนย์กลางและขอบ) ซึ่งกาแลคซีมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอ

A.A. Fridman: จักรวาลกำลังขยายตัว

ผู้สร้างแบบจำลองการขยายการปฏิวัติของจักรวาล A.A. Fridman (USSR) ได้สร้างทฤษฎีของเขาบนพื้นฐานของสมการที่แสดงลักษณะเฉพาะ ทฤษฎีทั่วไปทฤษฎีสัมพัทธภาพ จริงอยู่ความคิดเห็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในโลกวิทยาศาสตร์ในเวลานั้นเป็นธรรมชาติของโลกของเราดังนั้นจึงไม่ได้ให้ความสนใจกับงานของเขา

ไม่กี่ปีต่อมา นักดาราศาสตร์ Edwin Hubble ได้ค้นพบซึ่งยืนยันความคิดของฟรีดแมน การค้นพบกาแล็กซีออกจากทางช้างเผือกที่อยู่ใกล้ๆ ถูกค้นพบแล้ว ในเวลาเดียวกัน ความจริงที่ว่าความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นสัดส่วนกับระยะห่างระหว่างพวกมันกับดาราจักรของเรานั้นไม่อาจหักล้างได้

การค้นพบนี้อธิบายการ "ถอยกลับ" อย่างต่อเนื่องของดาวและดาราจักรที่มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปเกี่ยวกับการขยายตัวของเอกภพ

ในที่สุด Einstein ได้สรุปข้อสรุปของฟรีดแมนซึ่งต่อมากล่าวถึงข้อดีของนักวิทยาศาสตร์โซเวียตในฐานะผู้ก่อตั้งสมมติฐานของการขยายตัวของจักรวาล

ไม่สามารถพูดได้ว่ามีความขัดแย้งระหว่างทฤษฎีนี้กับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป อย่างไรก็ตาม ด้วยการขยายตัวของเอกภพ จะต้องมีแรงกระตุ้นเริ่มต้นที่กระตุ้นการกระเจิงของดาวฤกษ์ โดยเปรียบเทียบกับการระเบิด แนวคิดนี้เรียกว่า " บิ๊กแบง».

Stephen Hawking และหลักการมานุษยวิทยา

ผลของการคำนวณและการค้นพบของสตีเฟน ฮอว์คิงคือทฤษฎีมานุษยวิทยาเกี่ยวกับจุดกำเนิดของจักรวาล ผู้สร้างอ้างว่าการมีอยู่ของดาวเคราะห์ที่เตรียมไว้อย่างดีสำหรับชีวิตมนุษย์นั้นไม่ใช่เรื่องบังเอิญ

ทฤษฎีกำเนิดจักรวาลของ Stephen Hawking ยังจัดให้มีการระเหยของหลุมดำทีละน้อย การสูญเสียพลังงาน และการปล่อยรังสีฮอว์คิง

จากการค้นหาหลักฐานพบว่ามีการระบุและตรวจสอบลักษณะมากกว่า 40 รายการซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาอารยธรรม นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Hugh Ross ประเมินความน่าจะเป็นของความบังเอิญที่ไม่ได้ตั้งใจดังกล่าว ผลลัพธ์คือหมายเลข 10 -53

จักรวาลของเราประกอบด้วยกาแล็กซีหลายล้านล้านกาแล็กซี แต่ละแห่งมีดาวฤกษ์ 1 แสนล้านดวง จากการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ จำนวนดาวเคราะห์ทั้งหมดควรเป็น 10 20 ดวง ตัวเลขนี้มีขนาดเล็กกว่าที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้ 33 ขนาด ด้วยเหตุนี้ จึงไม่มีดาวเคราะห์ดวงใดในกาแลคซีทั้งหมดที่สามารถรวมสภาพที่เหมาะสำหรับการเกิดขึ้นตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต

ทฤษฎีบิ๊กแบง: การเกิดขึ้นของจักรวาลจากอนุภาคเล็กน้อย

นักวิทยาศาสตร์ที่สนับสนุนทฤษฎีบิ๊กแบงแบ่งปันสมมติฐานว่าจักรวาลเป็นผลมาจากการระเบิดครั้งใหญ่ สมมติฐานหลักของทฤษฎีนี้คือการยืนยันว่าก่อนเหตุการณ์นี้ องค์ประกอบทั้งหมดของจักรวาลปัจจุบันถูกปิดล้อมอยู่ในอนุภาคที่มีขนาดจิ๋ว ขณะอยู่ภายในองค์ประกอบ องค์ประกอบมีลักษณะเป็นสถานะเอกพจน์ซึ่งไม่สามารถวัดตัวบ่งชี้ เช่น อุณหภูมิ ความหนาแน่น และความดันได้ พวกเขาไม่มีที่สิ้นสุด สสารและพลังงานในสถานะนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากกฎฟิสิกส์

สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อ 15 พันล้านปีก่อนเรียกว่าความไม่เสถียรที่เกิดขึ้นภายในอนุภาค องค์ประกอบที่เล็กที่สุดที่กระจัดกระจายเป็นรากฐานสำหรับโลกที่เรารู้จักในปัจจุบัน

ในตอนแรกจักรวาลเป็นเนบิวลาที่เกิดจากอนุภาคขนาดเล็ก (เล็กกว่าอะตอม) จากนั้น เมื่อรวมกันแล้ว พวกมันก็ก่อตัวเป็นอะตอม ซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานของดาราจักรดาวฤกษ์ การตอบคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนการระเบิดรวมถึงสาเหตุคือภารกิจที่สำคัญที่สุดของทฤษฎีกำเนิดจักรวาลนี้

ตารางแสดงขั้นตอนของการก่อตัวของเอกภพหลังบิกแบงตามแผนผัง

สถานะของจักรวาล	แกนเวลา	อุณหภูมิโดยประมาณ
การขยายตัว (เงินเฟ้อ)	จาก 10 -45 ถึง 10 -37 วินาที	มากกว่า 10 26 K
ควาร์กและอิเล็กตรอนปรากฏขึ้น	10 -6 วิ	มากกว่า 10 13 K
โปรตอนและนิวตรอนก่อตัวขึ้น	10 -5 วิ	10 12 K
เกิดฮีเลียม ดิวเทอเรียม และนิวเคลียสลิเธียม	จาก 10 -4 วินาที ถึง 3 นาที	จาก 10 11 ถึง 10 9 K
อะตอมก่อตัวขึ้น	400,000 ปี	4000 K
เมฆก๊าซยังคงขยายตัว	15 ม	300 K
ดาวฤกษ์และกาแล็กซีกลุ่มแรกถือกำเนิดขึ้น	1 พันล้านปี	20 K
การระเบิดของดาวทำให้เกิดการก่อตัวของนิวเคลียสหนัก	3 พันล้านปี	10 K
กระบวนการเกิดของดวงดาวหยุดลง	10-15 พันล้านปี	3 K
พลังงานของดวงดาวหมดสิ้นลงแล้ว	10 14 ปี	10 -2 K
หลุมดำหมดลงและเกิดอนุภาคมูลฐานขึ้น	10 40 ปี	-20K
การระเหยของหลุมดำทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์	10 100 ปี	ตั้งแต่ 10 -60 ถึง 10 -40 K

จากข้อมูลข้างต้น จักรวาลยังคงขยายตัวและเย็นลงอย่างต่อเนื่อง

ระยะห่างระหว่างกาแลคซี่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นสมมติฐานหลัก: สิ่งที่ทำให้ทฤษฎีบิ๊กแบงแตกต่าง การเกิดขึ้นของจักรวาลในลักษณะนี้สามารถยืนยันได้จากหลักฐานที่พบ นอกจากนี้ยังมีเหตุผลสำหรับการหักล้าง

ปัญหาของทฤษฎี

เนื่องจากทฤษฎีบิ๊กแบงไม่ได้รับการพิสูจน์ในทางปฏิบัติ จึงไม่น่าแปลกใจที่มีคำถามหลายข้อที่ไม่สามารถตอบได้:

1. ภาวะเอกฐาน คำนี้หมายถึงสถานะของจักรวาลที่ถูกบีบอัดให้เหลือจุดเดียว ปัญหาของทฤษฎีบิ๊กแบงคือความเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายกระบวนการที่เกิดขึ้นในสสารและพื้นที่ในสถานะดังกล่าว กฎสัมพัทธภาพทั่วไปใช้ไม่ได้ในที่นี้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างคำอธิบายและสมการทางคณิตศาสตร์สำหรับการสร้างแบบจำลอง
   ความเป็นไปไม่ได้ขั้นพื้นฐานในการได้คำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับสถานะเริ่มต้นของจักรวาลทำให้ทฤษฎีเสื่อมเสียไปตั้งแต่ต้น นิทรรศการที่ไม่ใช่นิยายของเธอมักจะกลบเกลื่อนหรือเพียงแต่กล่าวถึงความซับซ้อนในการผ่านพ้นไปเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเพื่อวางรากฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับทฤษฎีบิ๊กแบง ความยากลำบากนี้ถือเป็นอุปสรรคสำคัญ
2. ดาราศาสตร์. ในพื้นที่นี้ ทฤษฎีบิ๊กแบงต้องเผชิญกับข้อเท็จจริงที่ว่ามันไม่สามารถอธิบายกระบวนการกำเนิดของดาราจักรได้ ตามทฤษฎีสมัยใหม่ เป็นไปได้ที่จะทำนายว่าเมฆก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันปรากฏขึ้นได้อย่างไร ในขณะเดียวกัน ความหนาแน่นของมันในตอนนี้น่าจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งอะตอมต่อลูกบาศก์เมตร เพื่อให้ได้อะไรมากกว่านี้ เราไม่สามารถทำได้โดยไม่ปรับสถานะเริ่มต้นของจักรวาล การขาดข้อมูลและประสบการณ์จริงในด้านนี้กลายเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการสร้างแบบจำลองต่อไป

นอกจากนี้ยังมีความคลาดเคลื่อนระหว่างมวลที่คำนวณได้ของดาราจักรของเรากับข้อมูลที่ได้รับเมื่อศึกษาความเร็วของการดึงดูดของมันต่อการตัดสินโดยทุกสิ่ง น้ำหนักของดาราจักรของเรามากกว่าที่เคยคิดไว้สิบเท่า

จักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ควอนตัม

ทุกวันนี้ ไม่มีทฤษฎีจักรวาลวิทยาที่ไม่อาศัยกลศาสตร์ควอนตัม มันเกี่ยวข้องกับคำอธิบายของพฤติกรรมของอะตอมและฟิสิกส์ควอนตัมความแตกต่างระหว่างฟิสิกส์ควอนตัมและฟิสิกส์คลาสสิก (อธิบายโดยนิวตัน) คืออันที่สองสังเกตและอธิบายวัตถุในขณะที่อันแรกถือว่าคำอธิบายทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะของ การสังเกตและการวัดเอง สำหรับฟิสิกส์ควอนตัม ค่าวัสดุไม่ได้เป็นตัวแทนของการวิจัย แต่ผู้สังเกตการณ์เองก็เป็นส่วนหนึ่งของสถานการณ์ที่กำลังศึกษาอยู่

จากคุณสมบัติเหล่านี้ กลศาสตร์ควอนตัมมีปัญหาในการอธิบายจักรวาล เนื่องจากผู้สังเกตการณ์เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาล อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงการเกิดขึ้นของจักรวาล เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงบุคคลภายนอก ความพยายามที่จะพัฒนาแบบจำลองโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของผู้สังเกตการณ์ภายนอกนั้น ได้สวมมงกุฎด้วยทฤษฎีควอนตัมของการกำเนิดจักรวาลโดย J. Wheeler

สาระสำคัญของมันคือในแต่ละช่วงเวลามีการแบ่งแยกของจักรวาลและการก่อตัวของสำเนาจำนวนอนันต์ เป็นผลให้สามารถสังเกตจักรวาลคู่ขนานแต่ละแห่งได้และผู้สังเกตสามารถเห็นทางเลือกควอนตัมทั้งหมด ในขณะเดียวกัน โลกเดิมและโลกใหม่ก็มีจริง

แบบจำลองอัตราเงินเฟ้อ

งานหลักที่เรียกร้องให้แก้ปัญหาทฤษฎีอัตราเงินเฟ้อคือการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่ยังไม่ได้สำรวจโดยทฤษฎีบิ๊กแบงและทฤษฎีการขยายตัว กล่าวคือ:

1. ทำไมจักรวาลถึงขยายตัว?
2. บิ๊กแบงคืออะไร?

ด้วยเหตุนี้ ทฤษฎีการพองตัวของต้นกำเนิดของเอกภพได้จัดให้มีการคาดการณ์การขยายตัวจนถึงจุดศูนย์ในเวลา การสรุปมวลทั้งหมดของจักรวาล ณ จุดหนึ่ง และการเกิดภาวะเอกฐานทางจักรวาลวิทยาซึ่งมักจะเกิดขึ้นบ่อยครั้ง เรียกว่าบิ๊กแบง

ความไม่ชัดเจนของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งไม่สามารถนำไปใช้ได้ในขณะนี้นั้นชัดเจน ผลที่ได้คือ มีเพียงวิธีการทางทฤษฎี การคำนวณ และข้อสรุปเท่านั้นที่สามารถนำมาพัฒนาทฤษฎีทั่วไป (หรือ "ฟิสิกส์ใหม่") และแก้ปัญหาเอกพจน์ทางจักรวาลวิทยาได้

ทฤษฎีทางเลือกใหม่

แม้จะมีความสำเร็จของแบบจำลองอัตราเงินเฟ้อในจักรวาล แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์ที่คัดค้านและเรียกมันว่าไม่สามารถป้องกันได้ อาร์กิวเมนต์หลักของพวกเขาคือการวิพากษ์วิจารณ์วิธีแก้ปัญหาที่เสนอโดยทฤษฎี ฝ่ายตรงข้ามโต้แย้งว่าผลลัพธ์ที่ได้จะละเว้นรายละเอียดบางส่วน กล่าวอีกนัยหนึ่ง แทนที่จะแก้ปัญหาของค่าเริ่มต้น ทฤษฏีเพียงแต่ปิดบังไว้อย่างชำนาญเท่านั้น

อีกทางเลือกหนึ่งคือทฤษฎีแปลก ๆ สองสามทฤษฎีซึ่งแนวคิดนี้ขึ้นอยู่กับการก่อตัวของค่าเริ่มต้นก่อนเกิดบิ๊กแบง ทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับการกำเนิดจักรวาลสามารถอธิบายโดยสังเขปดังนี้:

• ทฤษฎีสตริง สมัครพรรคพวกเสนอนอกเหนือจากมิติปกติทั้งสี่ของพื้นที่และเวลาเพื่อแนะนำมิติเพิ่มเติม พวกมันอาจมีบทบาทในช่วงเริ่มต้นของจักรวาล และขณะนี้อยู่ในสถานะกระชับ นักวิทยาศาสตร์ได้ตอบคำถามเกี่ยวกับสาเหตุของการอัดแน่น โดยให้คำตอบว่าคุณสมบัติของ superstrings คือ T-duality ดังนั้น สตริงจึงเป็น "บาดแผล" ในมิติเพิ่มเติมและขนาดของมันถูกจำกัด
• ทฤษฎีเบรน เรียกอีกอย่างว่าทฤษฎี M ตามสมมุติฐานของมัน ในตอนต้นของการก่อตัวของจักรวาล มีช่องว่างเวลาห้ามิติที่เย็นจัด สี่ในนั้น (เชิงพื้นที่) มีข้อ จำกัด หรือกำแพง - สามปีก พื้นที่ของเราเป็นผนังด้านหนึ่ง และส่วนที่สองถูกซ่อนไว้ เบรนสามมิติที่สามตั้งอยู่ในพื้นที่สี่มิติ มันถูกจำกัดด้วยขอบเขตสองอัน ทฤษฎีนี้พิจารณาการชนกันของเบรนที่สามกับของเราและการปลดปล่อย จำนวนมากพลังงาน. เงื่อนไขเหล่านี้เอื้ออำนวยต่อการเกิดขึ้นของบิ๊กแบง

1. ทฤษฎีวัฏจักรปฏิเสธความเป็นเอกลักษณ์ของบิ๊กแบง โดยอ้างว่าจักรวาลเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง ปัญหาของทฤษฎีดังกล่าวคือการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นระยะเวลาของรอบก่อนหน้าจึงสั้นลง และอุณหภูมิของสารก็สูงกว่าในช่วงบิกแบงอย่างมีนัยสำคัญ ความน่าจะเป็นนี้น้อยมาก

ไม่ว่าทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาลจะมีอยู่กี่ทฤษฎี มีเพียงสองทฤษฎีเท่านั้นที่ผ่านการทดสอบของกาลเวลาและเอาชนะปัญหาของเอนโทรปีที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ พวกเขาได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ Steinhardt-Turok และ Baum-Frampton

ทฤษฎีที่ค่อนข้างใหม่เกี่ยวกับการกำเนิดของจักรวาลเหล่านี้ถูกหยิบยกขึ้นมาในยุค 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา พวกเขามีผู้ติดตามจำนวนมากที่พัฒนาแบบจำลองโดยยึดตามนั้น ค้นหาหลักฐานของความน่าเชื่อถือและทำงานเพื่อขจัดความขัดแย้ง

ทฤษฎีสตริง

หนึ่งในทฤษฎีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในบรรดาทฤษฎีที่มาของจักรวาล - ก่อนที่จะดำเนินการอธิบายแนวคิดของมัน จำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดของหนึ่งในคู่แข่งที่ใกล้เคียงที่สุด นั่นคือโมเดลมาตรฐาน อนุมานว่าสสารและปฏิสัมพันธ์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นชุดของอนุภาค แบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

• ควาร์ก.
• เลปตอน
• โบซอน.

อันที่จริงอนุภาคเหล่านี้เป็นหน่วยการสร้างของจักรวาล เนื่องจากมีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถแบ่งออกเป็นส่วนประกอบได้

คุณลักษณะที่โดดเด่นของทฤษฎีสตริงคือการยืนยันว่าอิฐดังกล่าวไม่ใช่อนุภาค แต่เป็นสตริงขนาดเล็กมากที่แกว่งไปมา ในกรณีนี้ การสั่นที่ความถี่ต่างกัน สตริงจะกลายเป็นแอนะล็อกของอนุภาคต่างๆ ที่อธิบายไว้ในแบบจำลองมาตรฐาน

เพื่อให้เข้าใจทฤษฎีนี้ เราต้องตระหนักว่าสตริงไม่ใช่สิ่งสำคัญ แต่เป็นพลังงาน ดังนั้น ทฤษฎีสตริงจึงสรุปว่าองค์ประกอบทั้งหมดของจักรวาลประกอบด้วยพลังงาน

ไฟเป็นการเปรียบเทียบที่ดี เมื่อมองดูก็รู้สึกได้ถึงความมีสาระของมันแต่จับต้องไม่ได้

จักรวาลวิทยาสำหรับเด็กนักเรียน

ทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาลได้รับการศึกษาสั้น ๆ ในโรงเรียนในชั้นเรียนดาราศาสตร์ นักเรียนจะได้รับการสอนเกี่ยวกับทฤษฎีพื้นฐานว่าโลกของเราก่อตัวอย่างไร เกิดอะไรขึ้นกับโลกในตอนนี้ และจะพัฒนาอย่างไรในอนาคต

จุดประสงค์ของบทเรียนคือทำความคุ้นเคยกับธรรมชาติของการก่อตัวของอนุภาคมูลฐาน องค์ประกอบทางเคมีและเทห์ฟากฟ้า ทฤษฏีกำเนิดจักรวาลสำหรับเด็ก เหลือเพียงการนำเสนอทฤษฎีบิ๊กแบง ครูใช้สื่อภาพ: สไลด์ ตาราง โปสเตอร์ ภาพประกอบ งานหลักของพวกเขาคือการปลุกความสนใจของเด็ก ๆ ในโลกที่ล้อมรอบพวกเขา

« สำหรับฉัน ชีวิตสั้นเกินไปที่จะกังวลเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่เหนือการควบคุมของฉัน และอาจถึงกับเป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ ที่นี่พวกเขาถามว่า: "จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลกถูกหลุมดำกลืนเข้าไปหรือมีการบิดเบือนของกาลอวกาศ - นี่เป็นเหตุผลสำหรับความตื่นเต้นหรือไม่" คำตอบของฉันคือ ไม่ เพราะเราจะรู้เรื่องนี้ก็ต่อเมื่อมันมาถึง ... ที่ของเราในกาลอวกาศ เรารู้สึกแย่เมื่อธรรมชาติตัดสินใจว่าถึงเวลา ไม่ว่าจะเป็นความเร็วของเสียง ความเร็วแสง ความเร็วของแรงกระตุ้นไฟฟ้า เราจะตกเป็นเหยื่อของการหน่วงเวลาระหว่างข้อมูลรอบตัวเรากับความสามารถของเราในการรับข้อมูลเสมอ»

Neil deGrasse Tyson

เวลาเป็นสิ่งที่น่าอัศจรรย์ มันทำให้เรามีอดีต ปัจจุบัน และอนาคต เพราะเวลา ทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเราจึงมีอายุ ตัวอย่างเช่น อายุของโลกประมาณ 4.5 พันล้านปี ประมาณจำนวนเดียวกันเมื่อหลายปีก่อน ดวงอาทิตย์ที่อยู่ใกล้เราที่สุดก็สว่างขึ้นเช่นกัน หากรูปนี้ดูน่าทึ่งสำหรับคุณอย่าลืมว่านานก่อนการก่อตัวของพื้นเมืองของเรา ระบบสุริยะกาแลคซีที่เราอาศัยอยู่คือทางช้างเผือก จากการประมาณการล่าสุดของนักวิทยาศาสตร์ อายุของทางช้างเผือกคือ 13.6 พันล้านปี แต่เราทราบแน่ชัดว่ากาแลคซี่ก็มีอดีตเช่นกัน และพื้นที่ก็ใหญ่มาก ดังนั้นเราจึงต้องมองให้ไกลยิ่งขึ้น และการสะท้อนนี้ย่อมนำเราไปสู่ช่วงเวลาที่ทุกอย่างเริ่มต้นขึ้น - บิ๊กแบงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ไอน์สไตน์กับจักรวาล

การรับรู้ของโลกรอบข้างโดยผู้คนมีความคลุมเครืออยู่เสมอ บางคนยังคงไม่เชื่อในการมีอยู่ของจักรวาลขนาดใหญ่รอบตัวเรา มีคนคิดว่าโลกแบน ก่อนการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 20 มีต้นกำเนิดของโลกเพียงไม่กี่รุ่นเท่านั้น ผู้ที่นับถือศาสนาตามความเชื่อในการแทรกแซงของพระเจ้าและการสร้างจิตใจที่สูงกว่า ผู้ที่ไม่เห็นด้วยบางครั้งก็ถูกเผา มีอีกด้านหนึ่งที่เชื่อว่าโลกรอบตัวเราเช่นเดียวกับจักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุด

สำหรับคนจำนวนมาก ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่ออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ กล่าวปราศรัยในปี 2460 โดยนำเสนองานในชีวิตของเขาแก่สาธารณชนทั่วไป นั่นคือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป อัจฉริยะแห่งศตวรรษที่ 20 เชื่อมโยงกาลอวกาศกับเรื่องของอวกาศด้วยความช่วยเหลือของสมการที่เขาได้รับ ผลที่ได้คือจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ขนาดไม่เปลี่ยนแปลง และมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกปกติ

ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาทางเทคนิค ไม่มีใครสามารถหักล้างคำพูดของไอน์สไตน์ได้ เพราะทฤษฎีของเขาซับซ้อนเกินไปสำหรับจิตใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เนื่องจากไม่มีทางเลือกอื่น ชุมชนวิทยาศาสตร์จึงยอมรับแบบจำลองของจักรวาลอยู่กับที่ทรงกระบอกว่าเป็นแบบจำลองโลกที่ยอมรับกันโดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม เธอสามารถมีชีวิตอยู่ได้เพียงไม่กี่ปี หลังจากที่นักฟิสิกส์สามารถฟื้นตัวจากงานทางวิทยาศาสตร์ของ Einstein และเริ่มจัดเรียงพวกมันบนชั้นวาง ควบคู่ไปกับสิ่งนี้ การปรับเปลี่ยนเริ่มทำกับทฤษฎีสัมพัทธภาพและการคำนวณเฉพาะของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน

ในปี 1922 นักคณิตศาสตร์ชาวรัสเซีย Alexander Fridman ได้ตีพิมพ์บทความในวารสาร Izvestiya Fiziki ซึ่งเขากล่าวว่า Einstein คิดผิดและจักรวาลของเราไม่นิ่ง ฟรีดแมนอธิบายว่าคำกล่าวของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันเกี่ยวกับความแปรปรวนของรัศมีความโค้งของอวกาศนั้นเป็นภาพลวงตา อันที่จริง รัศมีเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา จักรวาลจึงต้องขยายตัว

ยิ่งไปกว่านั้น ฟรีดแมนได้ตั้งสมมติฐานว่าเอกภพสามารถขยายตัวได้อย่างไร มีทั้งหมดสามแบบจำลอง: จักรวาลที่เต้นเป็นจังหวะ (สมมุติว่าจักรวาลขยายและหดตัวตามช่วงเวลาหนึ่ง); จักรวาลที่กำลังขยายตัวจากมวลและแบบจำลองที่สาม - การขยายตัวจากจุด เนื่องจากในเวลานั้นไม่มีแบบจำลองอื่นใด ยกเว้นการแทรกแซงจากพระเจ้า นักฟิสิกส์จึงจดบันทึกแบบจำลองของฟรีดแมนทั้งสามอย่างรวดเร็วและเริ่มพัฒนาไปในทิศทางของตนเอง

งานของนักคณิตศาสตร์ชาวรัสเซียทำให้ไอน์สไตน์ต่อยเล็กน้อยและในปีเดียวกันนั้นเขาได้ตีพิมพ์บทความที่เขาแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับงานของฟรีดแมน ในนั้นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันพยายามพิสูจน์ความถูกต้องของการคำนวณของเขา มันกลับกลายเป็นค่อนข้างไม่น่าเชื่อ และเมื่อความเจ็บปวดจากการถูกโจมตีเพื่อเห็นคุณค่าในตนเองลดลงเล็กน้อย Einstein ได้ตีพิมพ์บันทึกอื่นในวารสาร Izvestiya Fiziki ซึ่งเขากล่าวว่า:

« ในบันทึกก่อนหน้านี้ ฉันวิพากษ์วิจารณ์งานข้างต้น อย่างไรก็ตาม คำวิจารณ์ของฉันตามที่ฉันเห็นจากจดหมายของ Fridman ที่นาย Krutkov สื่อสารถึงฉันนั้นมาจากข้อผิดพลาดในการคำนวณ ฉันคิดว่าผลลัพธ์ของฟรีดแมนนั้นถูกต้องและทำให้เกิดความกระจ่างขึ้นใหม่».

นักวิทยาศาสตร์ต้องยอมรับว่าแบบจำลองของฟรีดแมนทั้งสามของรูปลักษณ์และการดำรงอยู่ของจักรวาลของเรานั้นมีเหตุผลอย่างยิ่งและมีสิทธิ์ที่จะมีชีวิต ทั้งสามอธิบายโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่เข้าใจได้และไม่ทิ้งคำถามไว้ ยกเว้นสิ่งหนึ่ง: เหตุใดจักรวาลจึงเริ่มขยายตัว

ทฤษฎีที่เปลี่ยนโลก

คำกล่าวของไอน์สไตน์และฟรีดแมนทำให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ตั้งคำถามอย่างจริงจังถึงที่มาของจักรวาล ต้องขอบคุณทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป มีโอกาสที่จะทำให้กระจ่างเกี่ยวกับอดีตของเรา และนักฟิสิกส์ก็ไม่พลาดที่จะใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามนำเสนอแบบจำลองของโลกของเราคือ Georges Lemaitre นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากเบลเยียม เป็นที่น่าสังเกตว่า Lemaitre เป็นนักบวชคาทอลิก แต่ในขณะเดียวกันเขาก็ทำงานด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ซึ่งเป็นเรื่องไร้สาระสำหรับยุคสมัยของเรา

Georges Lemaitre เริ่มสนใจสมการของ Einstein และด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา เขาสามารถคำนวณได้ว่าจักรวาลของเราปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของ superparticle บางชนิด ซึ่งอยู่นอกอวกาศและเวลาก่อนการแตกตัวเริ่ม ซึ่งถือได้ว่าเป็น การระเบิด ในเวลาเดียวกัน นักฟิสิกส์สังเกตว่า Lemaitre เป็นคนแรกที่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการกำเนิดของจักรวาล

ทฤษฎีของ superatom ที่ระเบิดได้นั้นไม่เพียงเหมาะกับนักวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักบวชที่ไม่พอใจกับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่อย่างมาก ซึ่งพวกเขาต้องตีความพระคัมภีร์ใหม่ด้วย บิ๊กแบงไม่ได้ขัดแย้งกับศาสนาอย่างมีนัยสำคัญ บางทีนี่อาจได้รับอิทธิพลจากการเลี้ยงดูของเลอไมเตรเอง ซึ่งไม่เพียงแต่อุทิศชีวิตให้กับวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการรับใช้พระเจ้าด้วย

เมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายน พ.ศ. 2494 สมเด็จพระสันตะปาปาปีโอที่ 12 ทรงตรัสว่าทฤษฎีบิ๊กแบงไม่ขัดแย้งกับพระคัมภีร์และหลักคำสอนคาทอลิกเกี่ยวกับการกำเนิดของโลก นักบวชออร์โธดอกซ์ยังกล่าวด้วยว่าพวกเขาคิดบวกเกี่ยวกับทฤษฎีนี้ ทฤษฏีนี้ได้รับการตอบรับอย่างเป็นกลางจากผู้นับถือศาสนาอื่น ๆ บางคนถึงกับกล่าวว่าในศาสนาของพวกเขา พระคัมภีร์มีการอ้างอิงถึงบิ๊กแบง

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าทฤษฎีบิ๊กแบงจะเป็นแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปในปัจจุบัน แต่ก็ได้นำนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากไปสู่ทางตัน ในอีกด้านหนึ่ง การระเบิดของอนุภาคยิ่งยวดนั้นเข้ากันได้ดีกับตรรกะของฟิสิกส์สมัยใหม่ แต่ในทางกลับกัน อันเป็นผลมาจากการระเบิดดังกล่าว ส่วนใหญ่เท่านั้น โลหะหนักโดยเฉพาะธาตุเหล็ก แต่เมื่อมันปรากฏออกมา จักรวาลส่วนใหญ่ประกอบด้วยก๊าซที่เบามาก - ไฮโดรเจนและฮีเลียม มีบางอย่างไม่เหมาะสมนักฟิสิกส์จึงยังคงทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีการกำเนิดของโลกต่อไป

ในขั้นต้น คำว่า "บิ๊กแบง" ไม่มีอยู่จริง Lemaitre และนักฟิสิกส์คนอื่นๆ เสนอชื่อที่น่าเบื่อว่า "แบบจำลองวิวัฒนาการแบบไดนามิก" ซึ่งทำให้นักเรียนหาว เฉพาะในปี 1949 ในการบรรยายครั้งหนึ่งของเขา นักดาราศาสตร์และนักจักรวาลวิทยาชาวอังกฤษ Freud Hoyle กล่าวว่า:

“ ทฤษฎีนี้มีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานที่ว่าจักรวาลเกิดขึ้นในกระบวนการของการระเบิดที่ทรงพลังเพียงครั้งเดียวและดังนั้นจึงมีอยู่ในช่วงเวลาจำกัดเท่านั้น ... ความคิดเกี่ยวกับบิ๊กแบงนี้ดูเหมือนว่าฉันจะไม่น่าพอใจอย่างสมบูรณ์”.

ตั้งแต่นั้นมา คำนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในแวดวงวิทยาศาสตร์และแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาล

ไฮโดรเจนและฮีเลียมมาจากไหน?

การมีอยู่ของธาตุแสงทำให้นักฟิสิกส์งงงัน และนักทฤษฎีบิ๊กแบงหลายคนก็ออกเดินทางเพื่อค้นหาแหล่งที่มาของพวกมัน เป็นเวลาหลายปีที่พวกเขาไม่สามารถประสบความสำเร็จได้จนกระทั่งในปี 1948 นักวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม Georgy Gamov จาก Leningrad ก็สามารถระบุแหล่งที่มานี้ได้ในที่สุด Gamow เป็นหนึ่งในนักเรียนของ Friedman ดังนั้นเขาจึงยินดีพัฒนาทฤษฎีของครูของเขา

Gamow พยายามจินตนาการถึงชีวิตของจักรวาลในทิศทางตรงกันข้าม และย้อนเวลาไปจนกระทั่งมันเพิ่งเริ่มขยายตัว เมื่อถึงเวลานั้น ดังที่ทราบ มนุษยชาติได้ค้นพบหลักการของเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่น ดังนั้นทฤษฎีฟรีดมันน์-เลอไมตร์จึงได้รับสิทธิ์ในการมีชีวิต เมื่อจักรวาลมีขนาดเล็กมาก มันร้อนมาก ตามกฎของฟิสิกส์

ตาม Gamow เพียงหนึ่งวินาทีหลังจาก Big Bang พื้นที่ของจักรวาลใหม่นั้นเต็มไปด้วยอนุภาคมูลฐานที่เริ่มมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ด้วยเหตุนี้ ฮีเลียมเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันจึงเริ่มต้นขึ้น ซึ่งราล์ฟ แอชเชอร์ อัลเฟอร์ นักคณิตศาสตร์จากโอเดสซา สามารถคำนวณหากาโมว์ได้ จากการคำนวณของ Alfer ห้านาทีหลังจากบิ๊กแบง จักรวาลเต็มไปด้วยฮีเลียมจนถึงขนาดที่แม้แต่ฝ่ายตรงข้ามที่แข็งกร้าวของทฤษฎีบิ๊กแบงก็ต้องตกลงและยอมรับแบบจำลองนี้ว่าเป็นแบบจำลองหลักในด้านจักรวาลวิทยา ด้วยการวิจัยของเขา Gamow ไม่เพียงแต่เปิดแนวทางใหม่ในการศึกษาจักรวาลเท่านั้น แต่ยังทำให้ทฤษฎีของ Lemaitre ฟื้นคืนชีพอีกด้วย

แม้จะมีการเหมารวมเกี่ยวกับนักวิทยาศาสตร์ แต่ก็ไม่สามารถปฏิเสธแนวโรแมนติกได้ Gamow ตีพิมพ์งานวิจัยของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีของ Superhot Universe ในช่วงเวลาของ Big Bang ในปี 1948 ในผลงานของเขา The Origin of the Chemical Elements ในฐานะผู้ช่วยเพื่อน เขาไม่ได้ระบุเพียงราล์ฟ แอชเชอร์ อัลเฟอร์เท่านั้น แต่ยังระบุฮันส์ เบธ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกันและผู้ได้รับรางวัลในอนาคตด้วย รางวัลโนเบล. บนหน้าปกของหนังสือปรากฏว่า: Alfer, Bethe, Gamow มันไม่ทำให้คุณนึกถึงอะไรเหรอ?

อย่างไรก็ตาม แม้ว่างานของ Lemaitre จะได้รับชีวิตที่สอง แต่นักฟิสิกส์ก็ยังไม่สามารถตอบคำถามที่น่าตื่นเต้นที่สุดได้: เกิดอะไรขึ้นก่อน Big Bang?

ความพยายามที่จะรื้อฟื้นจักรวาลที่อยู่กับที่ของไอน์สไตน์

ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์ทุกคนที่เห็นด้วยกับทฤษฎีของฟรีดมันน์-เลอไมเตร แต่ถึงกระนั้น พวกเขาก็ต้องสอนแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในมหาวิทยาลัย ตัวอย่างเช่น นักดาราศาสตร์เฟร็ด ฮอยล์ ซึ่งตัวเองเป็นผู้ประดิษฐ์คำว่า "บิ๊กแบง" เอง เชื่อจริง ๆ ว่าไม่มีการระเบิด และอุทิศชีวิตของเขาเพื่อพยายามพิสูจน์มัน
Hoyle กลายเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นซึ่งในสมัยของเราเสนอมุมมองทางเลือกของ โลกสมัยใหม่. นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ค่อนข้างเยือกเย็นเกี่ยวกับคำพูดของคนเหล่านี้ แต่ก็ไม่ได้รบกวนพวกเขาเลย

เพื่อเป็นการทำให้ Gamow อับอายและการให้เหตุผลของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีบิ๊กแบง Hoyle ร่วมกับคนที่มีความคิดเหมือนๆ กัน ได้ตัดสินใจพัฒนาแบบจำลองของตนเองเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาล โดยพื้นฐานแล้ว พวกเขารับข้อเสนอของไอน์สไตน์ว่าจักรวาลไม่อยู่กับที่ และทำการปรับเปลี่ยนบางอย่างที่เสนอเหตุผลทางเลือกสำหรับการขยายตัวของจักรวาล

หากกลุ่มผู้สนับสนุนทฤษฎี Lemaitre-Friedmann เชื่อว่าจักรวาลเกิดขึ้นจากจุดที่มีความหนาแน่นสูงเพียงจุดเดียวที่มีรัศมีขนาดเล็กอย่างไม่สิ้นสุด Hoyle เสนอว่าสสารนั้นก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่องจากจุดที่อยู่ระหว่างกาแลคซีที่เคลื่อนที่ออกจากกัน ในกรณีแรก เอกภพทั้งมวลก่อตัวขึ้นจากอนุภาคเดียว โดยมีดาวและกาแล็กซีจำนวนนับไม่ถ้วน ในอีกกรณีหนึ่ง จุดหนึ่งให้เรื่องมากพอที่จะสร้างดาราจักรเพียงแห่งเดียว

ความไม่สอดคล้องกันของทฤษฎีของ Hoyle คือเขาไม่สามารถอธิบายได้ว่าสสารนี้มาจากไหน ซึ่งยังคงสร้างกาแลคซี่ต่อไปซึ่งมีดาวอยู่หลายแสนล้านดวง อันที่จริง Fred Hoyle แนะนำว่าทุกคนเชื่อว่าโครงสร้างของจักรวาลนั้นไม่มีที่ไหนเลย แม้ว่าที่จริงแล้วนักฟิสิกส์หลายคนพยายามหาทางแก้ไขทฤษฎีของ Hoyle แต่ก็ไม่มีใครทำสำเร็จได้ และหลังจากนั้นสองสามทศวรรษ ข้อเสนอนี้ก็สูญเสียความเกี่ยวข้องไป

คำถามที่ไม่มีคำตอบ

อันที่จริง ทฤษฎีบิ๊กแบงไม่ได้ให้คำตอบสำหรับคำถามมากมายเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในความคิดของคนธรรมดา ความจริงที่ว่าทุกสิ่งรอบตัวเราเคยถูกบีบอัดให้อยู่ในภาวะภาวะเอกฐานเพียงจุดเดียว ซึ่งเล็กกว่าอะตอมมาก ไม่สามารถเข้ากันได้ และมันเกิดขึ้นได้อย่างไรที่อนุภาคซุปเปอร์นี้ร้อนขึ้นถึงขนาดที่ปฏิกิริยาการระเบิดเริ่มต้นขึ้น

จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 ทฤษฎีการขยายตัวของเอกภพไม่เคยได้รับการยืนยันจากการทดลอง ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายใน สถาบันการศึกษา. ทุกอย่างเปลี่ยนไปในปี 1964 เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกันสองคน - Arno Penzias และ Robert Wilson - ไม่ได้ตัดสินใจศึกษาสัญญาณวิทยุของท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว

การสแกนการแผ่รังสีของวัตถุท้องฟ้าคือ Cassiopeia A (หนึ่งในแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่ทรงพลังที่สุดในท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว) นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นเสียงรบกวนจากภายนอกบางชนิดที่รบกวนการบันทึกข้อมูลรังสีที่แม่นยำอย่างต่อเนื่อง ไม่ว่าพวกเขาจะชี้เสาอากาศไปที่ใด ไม่ว่าพวกเขาจะเริ่มการวิจัยในช่วงเวลาใดของวันก็ตาม ลักษณะเฉพาะและเสียงรบกวนที่คงที่นี้จะติดตามพวกเขาเสมอ โกรธในระดับหนึ่ง Penzias และ Wilson ตัดสินใจศึกษาแหล่งที่มาของเสียงนี้และค้นพบโดยไม่คาดคิดที่เปลี่ยนโลก พวกเขาค้นพบรังสีที่ระลึกซึ่งเป็นเสียงสะท้อนของบิ๊กแบงเดียวกัน

จักรวาลของเราเย็นตัวช้ากว่าชาร้อนสักถ้วย และ CMB บ่งชี้ว่าสิ่งรอบตัวเราเคยร้อนจัดและตอนนี้เย็นลงเมื่อเอกภพขยายตัว ดังนั้นทฤษฎีทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับจักรวาลอันเยือกเย็นจึงถูกละทิ้งและในที่สุดทฤษฎีบิ๊กแบงก็ถูกนำมาใช้

ในงานเขียนของเขา Georgy Gamow เสนอว่าเป็นไปได้ที่จะตรวจจับโฟตอนในอวกาศที่มีอยู่ตั้งแต่บิ๊กแบง มีเพียงอุปกรณ์ทางเทคนิคขั้นสูงเท่านั้นที่จำเป็น รังสีที่ระลึกยืนยันสมมติฐานทั้งหมดของเขาเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของจักรวาล ด้วยความช่วยเหลือของมัน เป็นไปได้ที่จะระบุอายุของจักรวาลของเราอยู่ที่ประมาณ 14 พันล้านปี

เช่นเคยกับ หลักฐานเชิงปฏิบัติทฤษฎีใด ๆ ความคิดเห็นทางเลือกมากมายเกิดขึ้นทันที นักฟิสิกส์บางคนเย้ยหยันการค้นพบ CMB ว่าเป็นหลักฐานของบิ๊กแบง แม้ว่าเพนเซียสและวิลสันจะได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบครั้งประวัติศาสตร์ หลายคนไม่เห็นด้วยกับการวิจัยของพวกเขา

ข้อโต้แย้งหลักที่สนับสนุนความไม่สอดคล้องของการขยายตัวของจักรวาลคือความคลาดเคลื่อนและข้อผิดพลาดเชิงตรรกะ ตัวอย่างเช่น การระเบิดทำให้ดาราจักรทั้งหมดในอวกาศเร่งความเร็วอย่างสม่ำเสมอ แต่แทนที่จะเคลื่อนตัวออกจากเรา ดาราจักรแอนโดรเมดากลับเข้ามาใกล้อย่างช้า ๆ แต่เข้าใกล้แน่นอน ทางช้างเผือก. นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ากาแลคซีทั้งสองนี้จะชนกันภายในเวลาเพียง 4 พันล้านปี น่าเสียดายที่มนุษยชาติยังเด็กเกินไปที่จะตอบคำถามนี้และคำถามอื่นๆ

ทฤษฎีสมดุล

ในสมัยของเรา นักฟิสิกส์เสนอแบบจำลองต่างๆ สำหรับการดำรงอยู่ของจักรวาล หลายคนไม่ทนต่อการวิพากษ์วิจารณ์ง่ายๆ ในขณะที่คนอื่นๆ ได้รับสิทธิในการมีชีวิต

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Edward Tryon ร่วมกับ Warren Kerry เพื่อนร่วมงานของเขาจากออสเตรเลียเสนอในหลักการ รุ่นใหม่จักรวาลในขณะที่ทำอย่างอิสระ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยบนพื้นฐานของสมมติฐานที่ว่าทุกสิ่งในจักรวาลมีความสมดุล มวลทำลายพลังงานและในทางกลับกัน หลักการนี้กลายเป็นที่รู้จักในฐานะหลักการของ Zero Universe ภายในจักรวาลนี้ สสารใหม่เกิดขึ้นที่จุดเอกพจน์ระหว่างกาแลคซี่ ที่ซึ่งแรงดึงดูดและแรงผลักของสสารมีความสมดุล

ทฤษฎีของ Zero Universe ไม่ได้ถูกทุบจนแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เพราะหลังจากนั้นไม่นานนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถค้นพบการมีอยู่ของสสารมืด ซึ่งเป็นสสารลึกลับที่ประกอบขึ้นเกือบ 27% ของจักรวาลของเรา อีก 68.3% ของจักรวาลเป็นพลังงานมืดที่ลึกลับและลึกลับมากขึ้น

ต้องขอบคุณผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของพลังงานมืดที่เกิดจากการเร่งการขยายตัวของจักรวาล โดยวิธีการที่ไอน์สไตน์เองทำนายการปรากฏตัวของพลังงานมืดในอวกาศซึ่งเห็นว่าบางสิ่งไม่ได้มาบรรจบกันในสมการของเขาจักรวาลไม่สามารถทำให้นิ่งได้ ดังนั้น เขาจึงแนะนำค่าคงที่ของจักรวาลในสมการ - เทอมแลมบ์ดา ซึ่งต่อมาเขาตำหนิและเกลียดตัวเองซ้ำแล้วซ้ำเล่า

มันเกิดขึ้นที่พื้นที่ในจักรวาลซึ่งว่างเปล่าในทางทฤษฎี แต่เต็มไปด้วยเขตข้อมูลพิเศษบางอย่างซึ่งขับเคลื่อนแบบจำลองของไอน์สไตน์ ในจิตใจที่มีสติสัมปชัญญะและตามตรรกะของเวลานั้น การมีอยู่ของสนามดังกล่าวเป็นไปไม่ได้เลย แต่ในความเป็นจริง นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันไม่รู้ว่าจะอธิบายพลังงานมืดอย่างไร

***
บางทีเราจะไม่มีทางรู้ว่าจักรวาลของเราเกิดขึ้นได้อย่างไรและจากอะไร มันจะยิ่งยากขึ้นไปอีกในการสร้างสิ่งที่เป็นมาก่อนการดำรงอยู่ของมัน ผู้คนมักจะกลัวสิ่งที่พวกเขาไม่สามารถอธิบายได้ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่มนุษย์จะเชื่อในอิทธิพลอันศักดิ์สิทธิ์ในการสร้างโลกรอบตัวเราจนกว่าเวลาจะสิ้นสุด

บิ๊กแบงอยู่ในหมวดหมู่ของทฤษฎีที่พยายามติดตามประวัติศาสตร์การกำเนิดของจักรวาลอย่างเต็มที่ เพื่อกำหนดกระบวนการเริ่มต้น ปัจจุบัน และขั้นสุดท้ายในชีวิตของมัน

มีบางอย่างก่อนที่จักรวาลจะปรากฏตัวหรือไม่? นักวิทยาศาสตร์ได้ถามคำถามที่เป็นรากฐานที่สำคัญและเกือบจะเป็นอภิปรัชญามาจนถึงทุกวันนี้ การเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของจักรวาลเป็นประเด็นถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อน สมมติฐานที่เหลือเชื่อ และทฤษฎีที่ไม่เกิดร่วมกัน ตามการตีความของคริสตจักร รุ่นหลักของต้นกำเนิดของทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเราสันนิษฐานว่าการแทรกแซงจากสวรรค์และ โลกวิทยาศาสตร์สนับสนุนสมมติฐานของอริสโตเติลเกี่ยวกับธรรมชาติสถิตของจักรวาล แบบจำลองหลังนี้ยึดถือโดยนิวตัน ผู้ปกป้องความไม่มีที่สิ้นสุดและความคงตัวของจักรวาล และโดย Kant ผู้พัฒนาทฤษฎีนี้ในงานเขียนของเขา ในปี 1929 นักดาราศาสตร์และนักจักรวาลวิทยาชาวอเมริกัน Edwin Hubble ได้เปลี่ยนวิธีที่นักวิทยาศาสตร์มองโลกอย่างสิ้นเชิง

เขาไม่เพียงแต่ค้นพบการมีอยู่ของกาแลคซีจำนวนมากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการขยายตัวของจักรวาลด้วย - การเพิ่มไอโซโทรปิกอย่างต่อเนื่องในขนาดของอวกาศรอบนอกซึ่งเริ่มขึ้นในช่วงเวลาของบิกแบง

เราเป็นหนี้ใครต่อการค้นพบบิ๊กแบง?

งานของ Albert Einstein เกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพและสมการแรงโน้มถ่วงของเขาทำให้ Sitter สามารถสร้างแบบจำลองจักรวาลวิทยาของจักรวาลได้ การวิจัยเพิ่มเติมเชื่อมโยงกับโมเดลนี้ ในปีพ.ศ. 2466 ไวล์แนะนำว่าสสารที่วางอยู่ในอวกาศต้องขยายตัว ผลงานของนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ที่โดดเด่น เอ.เอ. ฟริดแมนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาทฤษฎีนี้ ย้อนกลับไปในปี 1922 เขาอนุญาตให้มีการขยายตัวของจักรวาลและได้ข้อสรุปที่สมเหตุสมผลว่าจุดเริ่มต้นของสสารทั้งหมดอยู่ในจุดที่มีความหนาแน่นอนันต์เพียงจุดเดียว และการพัฒนาของทุกสิ่งนั้นมาจากบิกแบง ในปีพ.ศ. 2472 ฮับเบิลได้ตีพิมพ์บทความที่อธิบายถึงการอยู่ใต้บังคับของความเร็วในแนวรัศมีไปยังระยะทาง ต่อมางานนี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อ "กฎของฮับเบิล"

G. A. Gamov อาศัยทฤษฎีบิ๊กแบงของฟรีดแมนได้พัฒนาแนวคิดเรื่องอุณหภูมิสูงของสารตั้งต้น นอกจากนี้เขายังแนะนำว่ามีรังสีคอสมิกซึ่งไม่ได้หายไปพร้อมกับการขยายตัวและการเย็นตัวของโลก นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการคำนวณเบื้องต้นเกี่ยวกับอุณหภูมิที่เป็นไปได้ของรังสีตกค้าง ค่าที่เขาถือว่าอยู่ในช่วง 1-10 เค ภายในปี 1950 Gamow ได้ทำการคำนวณที่แม่นยำยิ่งขึ้นและประกาศผลที่ 3 K ในปี 1964 นักดาราศาสตร์วิทยุจากอเมริกาได้ปรับปรุงเสาอากาศโดยกำจัดสัญญาณที่เป็นไปได้ทั้งหมด กำหนดพารามิเตอร์ ของรังสีคอสมิก อุณหภูมิของมันกลายเป็น 3 K ข้อมูลนี้กลายเป็นการยืนยันที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับงานของ Gamow และการมีอยู่ของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล การวัดพื้นหลังของจักรวาลในภายหลังซึ่งดำเนินการในอวกาศในที่สุดก็พิสูจน์ความถูกต้องของการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ คุณสามารถทำความคุ้นเคยกับแผนที่รังสีที่ระลึกได้ที่

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับทฤษฎีบิ๊กแบง: มันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ทฤษฎีบิ๊กแบงได้กลายเป็นหนึ่งในแบบจำลองที่อธิบายการเกิดขึ้นและการพัฒนาของจักรวาลที่เรารู้จักอย่างครอบคลุม ตามรุ่นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันนี้ เดิมทีมีความเป็นเอกฐานทางจักรวาลวิทยา ซึ่งเป็นสถานะที่มีความหนาแน่นและอุณหภูมิไม่สิ้นสุด นักฟิสิกส์ได้พัฒนา พื้นหลังทางทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาลจากจุดที่มีระดับความหนาแน่นและอุณหภูมิที่ไม่ธรรมดา หลังจากการเกิดขึ้นของบิกแบง พื้นที่และเรื่องของคอสมอสเริ่มกระบวนการต่อเนื่องของการขยายตัวและการระบายความร้อนที่เสถียร จากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ จุดเริ่มต้นของจักรวาลถูกวางไว้อย่างน้อย 13.7 พันล้านปีก่อน

ช่วงเวลาเริ่มต้นในการก่อตัวของจักรวาล

ช่วงเวลาแรก การฟื้นฟูซึ่งได้รับอนุญาตตามทฤษฎีทางกายภาพ คือ ยุคพลังค์ ซึ่งก่อตัวขึ้นได้ภายใน 1043 วินาทีหลังจากบิ๊กแบง อุณหภูมิของสสารถึง 10*32 K และความหนาแน่นของมันคือ 10*93 g/cm3 ในช่วงเวลานี้ แรงโน้มถ่วงได้รับอิสรภาพโดยแยกออกจากปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน การขยายตัวอย่างต่อเนื่องและการลดลงของอุณหภูมิทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสของอนุภาคมูลฐาน

ช่วงต่อไปซึ่งมีการขยายตัวแบบทวีคูณของเอกภพเป็นเวลาอีก 10-35 วินาที มันถูกเรียกว่า "อัตราเงินเฟ้อของจักรวาล" มีการขยายตัวอย่างกะทันหันซึ่งมากกว่าปกติหลายเท่า ช่วงเวลานี้ให้คำตอบสำหรับคำถามว่า ทำไมอุณหภูมิ ณ จุดต่างๆ ของจักรวาลจึงเท่ากัน? หลังจากบิ๊กแบง สสารไม่ได้กระจัดกระจายไปทั่วจักรวาลในทันที เป็นเวลา 10-35 วินาทีที่มันค่อนข้างกะทัดรัดและมีการสร้างสมดุลทางความร้อนไว้ในนั้น ซึ่งไม่ถูกรบกวนระหว่างการขยายตัวของอัตราเงินเฟ้อ ช่วงเวลาที่ให้วัสดุฐานคือพลาสมาควาร์ก - กลูออนซึ่งใช้ในการสร้างโปรตอนและนิวตรอน กระบวนการนี้เกิดขึ้นหลังจากอุณหภูมิลดลงไปอีก เรียกว่า "การเกิดภาวะแบรีเจเนซิส" ต้นกำเนิดของสสารนั้นมาพร้อมกับการปรากฏตัวของปฏิสสารพร้อมกัน สารที่เป็นปฏิปักษ์สองชนิดทำลายล้างกลายเป็นรังสี แต่จำนวนอนุภาคธรรมดามีชัย ซึ่งทำให้จักรวาลเกิดขึ้นได้

การเปลี่ยนแปลงในเฟสถัดไป ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากอุณหภูมิลดลง นำไปสู่การเกิดขึ้นของอนุภาคมูลฐานที่เรารู้จัก ยุคของ "การสังเคราะห์นิวเคลียส" ที่ตามมานี้ ถูกทำเครื่องหมายโดยการรวมโปรตอนเข้ากับไอโซโทปแสง นิวเคลียสที่ก่อตัวขึ้นครั้งแรกมีอายุการใช้งานสั้น โดยจะสลายตัวระหว่างการชนกับอนุภาคอื่นๆ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ องค์ประกอบที่มีเสถียรภาพมากขึ้นเกิดขึ้นแล้วหลังจากสามนาทีหลังจากการสร้างโลก

ก้าวสำคัญต่อไปคือการครอบงำของแรงโน้มถ่วงเหนือกองกำลังอื่น ๆ ที่มีอยู่ หลังจาก 380,000 ปีนับจากเวลาของบิ๊กแบง อะตอมไฮโดรเจนก็ปรากฏขึ้น การเพิ่มขึ้นของอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเป็นจุดสิ้นสุดของช่วงเริ่มต้นของการก่อตัวของจักรวาลและก่อให้เกิดกระบวนการของการเกิดขึ้นของระบบดาวดวงแรก

แม้จะผ่านไปเกือบ 14 พันล้านปี พื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาลก็ยังคงมีอยู่ การมีอยู่ของมันร่วมกับเรดชิฟต์นั้นเป็นข้อโต้แย้งที่สนับสนุนความถูกต้องของทฤษฎีบิ๊กแบง

เอกพจน์จักรวาลวิทยา

หากเราใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและความจริงของการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของจักรวาล เราย้อนกลับไปที่จุดเริ่มต้นของเวลา มิติของจักรวาลจะเท่ากับศูนย์ ช่วงเวลาเริ่มต้นหรือวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายได้อย่างถูกต้องโดยใช้ ความรู้ทางกายภาพ. สมการที่ใช้ไม่เหมาะกับวัตถุขนาดเล็กเช่นนี้ จำเป็นต้องมี symbiosis ที่สามารถรวมกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเข้าด้วยกัน แต่น่าเสียดายที่ยังไม่ได้สร้างขึ้น

วิวัฒนาการของจักรวาล: สิ่งที่รอมันอยู่ในอนาคต?

นักวิทยาศาสตร์กำลังพิจารณาสองสถานการณ์ที่เป็นไปได้: การขยายตัวของจักรวาลจะไม่มีวันสิ้นสุด หรือจะถึงจุดวิกฤตและกระบวนการย้อนกลับจะเริ่มขึ้น - การบีบอัด ทางเลือกพื้นฐานนี้ขึ้นอยู่กับค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของสารในองค์ประกอบ หากค่าที่คำนวณได้น้อยกว่าค่าวิกฤต การคาดการณ์ก็ดี ถ้ามากกว่า โลกจะกลับสู่สถานะเอกพจน์ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบค่าที่แน่นอนของพารามิเตอร์ที่อธิบายไว้ ดังนั้นคำถามเกี่ยวกับอนาคตของจักรวาลจึงอยู่บนอากาศ

ความสัมพันธ์ของศาสนากับทฤษฎีบิ๊กแบง

ศาสนาหลักของมนุษยชาติ: นิกายโรมันคาทอลิก, ออร์ทอดอกซ์, อิสลาม, ในแบบของพวกเขาเองสนับสนุนรูปแบบการสร้างโลกนี้ ตัวแทนเสรีนิยมของนิกายทางศาสนาเหล่านี้เห็นด้วยกับทฤษฎีการเกิดขึ้นของจักรวาลอันเป็นผลมาจากการแทรกแซงที่อธิบายไม่ได้บางอย่างซึ่งกำหนดเป็นบิ๊กแบง

ชื่อทฤษฎีที่โด่งดังไปทั่วโลก - "บิ๊กแบง" - ถูกนำเสนอโดยคู่ต่อสู้ของรุ่นการขยายตัวของจักรวาลโดย Hoyle โดยไม่ได้ตั้งใจ เขาถือว่าแนวคิดดังกล่าว "ไม่น่าพอใจอย่างยิ่ง" หลังจากการตีพิมพ์การบรรยายเฉพาะเรื่องของเขา คำศัพท์ที่น่าสนใจก็ได้รับความสนใจจากสาธารณชนในทันที

สาเหตุของบิ๊กแบงยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด อ้างอิงจากหนึ่งในหลาย ๆ เวอร์ชันที่ A. Yu. Glushko เป็นเจ้าของ สารดั้งเดิมที่ถูกบีบอัดเข้าไปในจุดนั้นเป็นไฮเปอร์รูสีดำ และการระเบิดนั้นเกิดจากการสัมผัสของวัตถุสองชิ้นดังกล่าวซึ่งประกอบด้วยอนุภาคและปฏิปักษ์ ในระหว่างการทำลายล้าง สสารบางส่วนรอดชีวิตและก่อให้เกิดจักรวาลของเรา

วิศวกร Penzias และ Wilson ผู้ค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

การอ่านอุณหภูมิ CMB ในขั้นต้นนั้นสูงมาก หลังจากผ่านไปหลายล้านปี พารามิเตอร์นี้กลับกลายเป็นว่าอยู่ในขอบเขตที่รับประกันการกำเนิดของชีวิต แต่ในช่วงเวลานี้ มีดาวเคราะห์เพียงไม่กี่ดวงเท่านั้นที่สามารถก่อตัวขึ้นได้

การสังเกตและการวิจัยทางดาราศาสตร์ช่วยในการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่สำคัญที่สุดสำหรับมนุษยชาติ: "ทุกสิ่งเกิดขึ้นได้อย่างไร และสิ่งที่รอเราอยู่ในอนาคต" แม้ว่าปัญหาจะไม่ได้รับการแก้ไขทั้งหมด และสาเหตุของการเกิดขึ้นของจักรวาลก็ไม่มีคำอธิบายที่เข้มงวดและสอดคล้องกัน ทฤษฏีบิ๊กแบงพบการยืนยันจำนวนเพียงพอที่ทำให้เป็นแบบจำลองหลักและเป็นที่ยอมรับสำหรับ การเกิดขึ้นของจักรวาล

ภาพท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวในยามราตรี เต็มไปด้วยดวงดาว ดึงดูดใจทุกคนที่วิญญาณยังไม่กลายเป็นคนเกียจคร้านและค้างอยู่อย่างสมบูรณ์ ความลึกลึกลับของนิรันดรเปิดขึ้นก่อนที่มนุษย์จะจ้องมองด้วยความประหลาดใจ ทำให้เกิดความคิดเกี่ยวกับต้นฉบับ เกี่ยวกับที่มาทั้งหมด...

บิ๊กแบงและกำเนิดจักรวาล

หากเราหยิบหนังสืออ้างอิงหรือคู่มือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมขึ้นมาด้วยความอยากรู้ เราจะสะดุดกับหนึ่งในรุ่นของทฤษฎีกำเนิดจักรวาล - ที่เรียกว่า ทฤษฎีบิกแบง. โดยสังเขป ทฤษฎีนี้สามารถระบุได้ดังนี้: ในขั้นต้น สสารทั้งหมดถูกบีบอัดเป็น "จุด" เดียวซึ่งมีอุณหภูมิสูงผิดปกติ จากนั้น "จุด" นี้จะระเบิดด้วยแรงมหาศาล อันเป็นผลมาจากการระเบิด อะตอม สสาร ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ กาแล็กซี และในที่สุด สิ่งมีชีวิตก็ค่อยๆ ก่อตัวขึ้นจากเมฆที่ร้อนจัดของอนุภาคย่อยอะตอมที่ค่อยๆ ขยายตัวออกในทุกทิศทาง ในเวลาเดียวกัน การขยายตัวของจักรวาลยังคงดำเนินต่อไป และไม่รู้ว่ามันจะดำเนินต่อไปนานแค่ไหน: บางทีสักวันหนึ่งมันก็จะถึงขอบเขตของมัน

มีอีกทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวกับการกำเนิดของจักรวาล ตามที่กล่าวมาต้นกำเนิดของจักรวาลทั้งจักรวาลชีวิตและมนุษย์เป็นการกระทำที่สร้างสรรค์ที่สมเหตุสมผลซึ่งดำเนินการโดยพระเจ้าผู้สร้างและผู้มีอำนาจทุกอย่างซึ่งธรรมชาติไม่สามารถเข้าใจได้ในจิตใจของมนุษย์ นักวัตถุนิยมที่ "มั่นใจ" มักจะมีแนวโน้มที่จะเยาะเย้ยทฤษฎีนี้ แต่เนื่องจากครึ่งหนึ่งของมนุษยชาติเชื่อในรูปแบบนี้หรืออีกรูปแบบหนึ่ง เราไม่มีสิทธิ์ที่จะส่งต่อมันอย่างเงียบๆ

อธิบาย กำเนิดจักรวาลและมนุษย์จากตำแหน่งกลไกตีความจักรวาลว่าเป็นผลผลิตของสสารซึ่งการพัฒนาอยู่ภายใต้กฎวัตถุประสงค์ของธรรมชาติผู้สนับสนุนเหตุผลนิยมตามกฎปฏิเสธปัจจัยที่ไม่ใช่ทางกายภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันมาถึงการมีอยู่ของบางอย่าง ชนิดของจิตสากลหรือจักรวาล เนื่องจากนี่คือ "ตามหลักวิทยาศาสตร์" ทางวิทยาศาสตร์ควรพิจารณาสิ่งเดียวกันซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยความช่วยเหลือของสูตรทางคณิตศาสตร์

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งที่ผู้เสนอทฤษฎีบิกแบงเผชิญอยู่คือไม่มีสถานการณ์ใดที่พวกเขาเสนอให้กำเนิดจักรวาลสามารถอธิบายได้ทางคณิตศาสตร์หรือทางกายภาพ ตามทฤษฎีพื้นฐาน บิ๊กแบงสถานะเริ่มต้นของเอกภพเป็นจุดที่มีขนาดเล็กอนันต์ มีความหนาแน่นสูงอนันต์และอุณหภูมิสูงอย่างอนันต์ อย่างไรก็ตาม สถานะดังกล่าวเกินขอบเขตของตรรกะทางคณิตศาสตร์ และไม่สามารถอธิบายอย่างเป็นทางการได้ ดังนั้นในความเป็นจริง ไม่มีอะไรแน่นอนเกี่ยวกับสถานะเริ่มต้นของจักรวาล และการคำนวณที่นี่ล้มเหลว ดังนั้นรัฐนี้จึงได้รับชื่อ "ปรากฏการณ์" ในหมู่นักวิทยาศาสตร์

เนื่องจากอุปสรรคนี้ยังไม่ได้รับการแก้ไข ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมสำหรับบุคคลทั่วไป หัวข้อของ "ปรากฏการณ์" มักจะถูกละเว้นทั้งหมด และในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์เฉพาะทางและสิ่งพิมพ์ที่ผู้เขียนพยายามจะจัดการกับปัญหาทางคณิตศาสตร์นี้เกี่ยวกับ "ปรากฏการณ์" "เป็นที่กล่าวถึงเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้กับ จุดวิทยาศาสตร์วิสัยทัศน์. Stephen Hawking ศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์จาก University of Cambridge และ J.F.R. Ellis ศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัย Cape Town ในหนังสือของเขา "The Long Scale of Space-Time Structure" กล่าวถึง: เหนือกว่ากฎฟิสิกส์ที่เป็นที่รู้จัก" แล้วเราต้องยอมรับว่า ในนามของการพิสูจน์ "ปรากฏการณ์" เสาหลักนี้ ทฤษฎีบิกแบงจำเป็นต้องยอมรับความเป็นไปได้ของการใช้วิธีการวิจัยที่เกินขอบเขตของฟิสิกส์สมัยใหม่

"ปรากฏการณ์" ก็เหมือนกับจุดเริ่มต้นอื่นๆ ของ "จุดเริ่มต้นของจักรวาล" ซึ่งรวมถึงบางสิ่งที่ไม่สามารถอธิบายตามหมวดหมู่ทางวิทยาศาสตร์ได้ ยังคงเป็นคำถามเปิด อย่างไรก็ตาม คำถามต่อไปนี้เกิดขึ้น: "ปรากฏการณ์" นั้นมาจากไหน เกิดขึ้นได้อย่างไร? ท้ายที่สุด ปัญหาของ "ปรากฏการณ์" เป็นเพียงส่วนหนึ่งของปัญหาที่ใหญ่กว่ามาก นั่นคือปัญหาของแหล่งกำเนิดของสถานะเริ่มต้นของจักรวาล กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าจักรวาลถูกบีบอัดเป็นจุด ๆ แล้วอะไรทำให้มันอยู่ในสภาพนี้? และแม้ว่าเราจะละทิ้ง "ปรากฏการณ์" ที่ทำให้เกิดปัญหาทางทฤษฎี แต่คำถามก็ยังคงมีอยู่: จักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ในความพยายามที่จะหลีกเลี่ยงความยากลำบากนี้ นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอทฤษฎีที่เรียกว่า "จักรวาลที่เต้นเป็นจังหวะ" ตามความเห็นของพวกเขา จักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุด ซ้ำแล้วซ้ำเล่า ย่อเล็กสุดจนถึงจุดหนึ่ง จากนั้นก็ขยายไปสู่ขอบเขตบางส่วน จักรวาลดังกล่าวไม่มีจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุด มีเพียงวัฏจักรของการขยายตัวและวัฏจักรของการหดตัวเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน ผู้เขียนสมมติฐานอ้างว่าจักรวาลมีอยู่เสมอ ดังนั้นจึงดูเหมือนจะลบคำถามของ "จุดเริ่มต้นของโลก" ออกไปโดยสิ้นเชิง แต่ความจริงก็คือว่ายังไม่มีใครนำเสนอคำอธิบายที่น่าพอใจเกี่ยวกับกลไกการเต้นเป็นจังหวะ ทำไมจักรวาลถึงเต้นเป็นจังหวะ? อะไรคือสาเหตุของมัน? นักฟิสิกส์ Steven Weinberg ในหนังสือของเขา "The First Three Minutes" ระบุว่าในแต่ละจังหวะถัดไปในจักรวาล อัตราส่วนของจำนวนโฟตอนต่อจำนวนนิวคลีออนจะต้องเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งนำไปสู่การสูญพันธุ์ของการเต้นจังหวะใหม่ Weinberg สรุปว่าด้วยวิธีนี้จำนวนรอบการเต้นของจักรวาลมี จำกัด ซึ่งหมายความว่าเมื่อถึงจุดหนึ่งพวกเขาจะต้องหยุด ดังนั้น "จักรวาลที่เร้าใจ" จึงมีจุดจบ จึงมีจุดเริ่มต้น...

และเราพบปัญหาในการเริ่มต้นอีกครั้ง ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์สร้างปัญหาเพิ่มเติม ปัญหาหลักของทฤษฎีนี้คือไม่คำนึงถึงเวลาอย่างที่เรารู้ ในทฤษฎีของไอน์สไตน์ เวลาและพื้นที่ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นคอนตินิวอัมปริภูมิ-เวลาสี่มิติ เป็นไปไม่ได้ที่เขาจะอธิบายวัตถุว่าครอบครองสถานที่หนึ่งในเวลาใดเวลาหนึ่ง คำอธิบายเชิงสัมพัทธภาพของวัตถุกำหนดตำแหน่งเชิงพื้นที่และเวลาของวัตถุโดยรวมเดียว ขยายตั้งแต่ต้นจนจบของการดำรงอยู่ของวัตถุ ตัวอย่างเช่น บุคคลจะถูกพรรณนาเป็นร่างเดียวตลอดเส้นทางการพัฒนาของเขาตั้งแต่ตัวอ่อนไปจนถึงซากศพ โครงสร้างดังกล่าวเรียกว่า "เวิร์มกาลอวกาศ"

แต่ถ้าเราเป็น "เวิร์มกาลอวกาศ" เราก็เป็นเพียงสสารธรรมดา ว่าผู้ชาย สิ่งมีชีวิต, ไม่นำมาพิจารณา โดยการนิยามมนุษย์ว่าเป็น "หนอน" ทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ได้คำนึงถึงการรับรู้ของปัจเจกบุคคลของเราเกี่ยวกับอดีต ปัจจุบัน และอนาคต แต่พิจารณากรณีต่างๆ ที่แยกจากกันจำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมกันเป็นหนึ่งโดยการดำรงอยู่ของอวกาศและกาลเวลา อันที่จริง เรารู้ว่าเรามีอยู่แค่ในปัจจุบัน ในขณะที่อดีตมีอยู่ในความทรงจำของเราและอนาคตเท่านั้น - ในจินตนาการของเรา และนี่หมายความว่าแนวคิดทั้งหมดของ "จุดเริ่มต้นของจักรวาล" ที่สร้างขึ้นบนทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่คำนึงถึงการรับรู้เวลาด้วยจิตสำนึกของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เวลานั้นยังมีการศึกษาเพียงเล็กน้อย

การวิเคราะห์แนวคิดทางเลือกที่ไม่ใช่กลไกของการกำเนิดจักรวาล John Gribbin ในหนังสือของเขา "White Gods" เน้นว่าใน ปีที่แล้วมี "จินตนาการเชิงสร้างสรรค์ขึ้น ๆ ลง ๆ ของนักคิดซึ่งทุกวันนี้เราไม่เรียกว่าผู้เผยพระวจนะหรือผู้มีญาณทิพย์อีกต่อไป" หนึ่งในความคิดสร้างสรรค์ที่เพิ่มขึ้นคือแนวคิดของ "หลุมสีขาว" หรือควาซาร์ซึ่ง "คาย" ดาราจักรทั้งหมดในกระแสของสสารปฐมภูมิ อีกสมมติฐานหนึ่งที่กล่าวถึงในจักรวาลวิทยาคือแนวคิดของอุโมงค์เวลากาลที่เรียกว่า "ช่องอวกาศ" แนวคิดนี้แสดงครั้งแรกในปี 1962 โดยนักฟิสิกส์ จอห์น วีลเลอร์ในหนังสือ "Geometrodynamics" ซึ่งนักวิจัยได้กำหนดความเป็นไปได้ของการเดินทางข้ามกาแล็กซีที่มีพื้นที่พิเศษและเร็วเป็นพิเศษ ซึ่งหากเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง อาจใช้เวลาหลายล้านปี . แนวคิดบางรุ่นของ "ช่องสัญญาณเหนือมิติ" พิจารณาถึงความเป็นไปได้ของการใช้ช่องทางเหล่านี้เพื่อเดินทางสู่อดีตและอนาคต เช่นเดียวกับจักรวาลและมิติอื่นๆ

พระเจ้าและบิ๊กแบง

อย่างที่คุณเห็น ทฤษฎี "บิ๊กแบง" อยู่ภายใต้การโจมตีจากทุกทิศทุกทาง ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ออร์โธดอกซ์ไม่พอใจโดยชอบด้วยกฎหมาย ในเวลาเดียวกัน สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์มักพบการยอมรับโดยทางอ้อมหรือโดยตรงของการมีอยู่ของพลังเหนือธรรมชาติที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของวิทยาศาสตร์ มีนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ รวมทั้งนักคณิตศาสตร์รายใหญ่และนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ซึ่งเชื่อมั่นว่าพระเจ้ามีอยู่จริงหรือจิตใจที่สูงกว่า นักวิทยาศาสตร์ดังกล่าว ได้แก่ George Wylde และ William McCree ผู้ชนะรางวัลโนเบล นักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียตที่มีชื่อเสียง แพทย์ศาสตร์ นักฟิสิกส์ และนักคณิตศาสตร์ O.V. ทูพิทซินเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียคนแรกที่สามารถพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ได้ว่าจักรวาลและด้วยจักรวาลของมนุษย์นั้นถูกสร้างขึ้นโดยจิตที่มีพลังมากกว่าเราอย่างนับไม่ถ้วนซึ่งก็คือโดยพระเจ้า

ไม่มีใครโต้แย้งได้ เขียน O.V. Tupitsyn ในสมุดบันทึกของเขา ชีวิตนั้น รวมทั้งชีวิตที่ชาญฉลาด มักจะเป็นกระบวนการที่สั่งการอย่างเคร่งครัดเสมอ ชีวิตอยู่บนพื้นฐานของระเบียบ ระบบของกฎหมายที่สสารเคลื่อนไหว ในทางกลับกัน ความตายคือความไม่เป็นระเบียบ ความโกลาหล และผลที่ตามมาคือการทำลายสสาร ไม่มีคำสั่งใดที่เป็นไปได้โดยปราศจากอิทธิพลจากภายนอก นอกจากนี้ อิทธิพลของสิ่งที่สมเหตุสมผลและเด็ดเดี่ยว - กระบวนการทำลายล้างเริ่มต้นทันที ซึ่งหมายความว่าความตาย หากปราศจากความเข้าใจในสิ่งนี้ และด้วยเหตุนี้ หากปราศจากการรับรู้ถึงความคิดของพระเจ้า วิทยาศาสตร์จะไม่มีวันถูกลิขิตให้ค้นพบต้นเหตุของจักรวาลที่เกิดจากการปรามาสอันเป็นผลมาจากกระบวนการที่สั่งการอย่างเข้มงวดหรือตามที่ฟิสิกส์เรียกว่ากฎพื้นฐาน . พื้นฐาน - นี่หมายถึงพื้นฐานและไม่เปลี่ยนแปลงโดยที่การดำรงอยู่ของโลกจะเป็นไปไม่ได้โดยทั่วไป

อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากมากสำหรับคนสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคนที่โตในลัทธิอเทวนิยม ที่จะรวมพระเจ้าไว้ในระบบโลกทัศน์ของเขา - เนื่องจากสัญชาตญาณที่ยังไม่พัฒนาและการขาดแนวความคิดเกี่ยวกับพระเจ้าอย่างสมบูรณ์ ถ้าอย่างนั้นคุณต้องเชื่อใน บิ๊กแบง...

ทฤษฎีบิ๊กแบงได้กลายเป็นแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่เกือบจะเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางพอๆ กับการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์ ตามทฤษฎีเมื่อประมาณ 14 พันล้านปีก่อน ความแปรปรวนโดยธรรมชาติในความว่างสัมบูรณ์นำไปสู่การเกิดขึ้นของจักรวาล บางสิ่งที่เทียบได้กับขนาดกับอนุภาคย่อยของอะตอมได้ขยายเป็นขนาดที่ไม่สามารถจินตนาการได้ภายในเสี้ยววินาที แต่ในทฤษฎีนี้ มีปัญหามากมายที่นักฟิสิกส์กำลังดิ้นรน ตั้งสมมติฐานใหม่มากขึ้นเรื่อยๆ

มีอะไรผิดปกติกับทฤษฎีบิ๊กแบง

มันเป็นไปตามทฤษฎีว่าดาวเคราะห์และดวงดาวทั้งหมดก่อตัวขึ้นจากฝุ่นที่กระจัดกระจายไปทั่วอวกาศอันเป็นผลมาจากการระเบิด แต่สิ่งที่อยู่ข้างหน้านั้นไม่ชัดเจน: ที่นี่แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกาล-อวกาศของเราหยุดทำงาน เอกภพเกิดขึ้นจากสถานะเอกพจน์เริ่มต้น ซึ่งฟิสิกส์สมัยใหม่ไม่สามารถนำมาใช้ได้ ทฤษฎีนี้ไม่ได้พิจารณาถึงสาเหตุของการเกิดภาวะเอกฐานหรือสสารและพลังงานสำหรับการเกิดขึ้น เป็นที่เชื่อกันว่าคำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับการมีอยู่และที่มาของภาวะเอกฐานเริ่มต้นจะได้รับจากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม

แบบจำลองจักรวาลวิทยาส่วนใหญ่ทำนายว่าจักรวาลทั้งหมดมีขนาดใหญ่กว่าส่วนที่สังเกตได้มาก ซึ่งเป็นบริเวณทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 90 พันล้านปีแสง เราเห็นเฉพาะส่วนนั้นของจักรวาล ซึ่งเป็นแสงที่สามารถไปถึงโลกได้ภายใน 13.8 พันล้านปี แต่กล้องโทรทรรศน์กำลังดีขึ้น เรากำลังค้นพบวัตถุที่อยู่ห่างไกลกันมากขึ้นเรื่อยๆ และจนถึงตอนนี้ก็ไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่ากระบวนการนี้จะหยุดลง

นับตั้งแต่บิกแบง เอกภพขยายตัวในอัตราเร่ง ปริศนาที่ยากที่สุดฟิสิกส์สมัยใหม่ - คำถามว่าอะไรทำให้เกิดการเร่งความเร็ว ตามสมมติฐานที่ใช้งานได้ จักรวาลประกอบด้วยองค์ประกอบที่มองไม่เห็นที่เรียกว่า "พลังงานมืด" ทฤษฎีบิ๊กแบงไม่ได้อธิบายว่าจักรวาลจะขยายตัวอย่างไม่มีกำหนดหรือไม่ และหากเป็นเช่นนั้น สิ่งนี้จะนำไปสู่อะไร - เพื่อการหายตัวไปของจักรวาลหรืออย่างอื่น

แม้ว่ากลศาสตร์ของนิวตันจะถูกแทนที่ด้วยฟิสิกส์เชิงสัมพัทธภาพจะเรียกว่าผิดไม่ได้ อย่างไรก็ตาม การรับรู้ของโลกและแบบจำลองในการอธิบายจักรวาลได้เปลี่ยนแปลงไปโดยสิ้นเชิง ทฤษฎีบิ๊กแบงทำนายหลายสิ่งหลายอย่างที่ไม่เคยรู้มาก่อน ดังนั้น หากเกิดทฤษฎีอื่นขึ้นมา ก็ควรจะมีความคล้ายคลึงกันและขยายความเข้าใจของโลก

เราจะเน้นที่ทฤษฎีที่น่าสนใจที่สุดที่อธิบายถึงโมเดลทางเลือกของบิ๊กแบง

จักรวาลก็เหมือนมายาของหลุมดำ

จักรวาลเกิดขึ้นเนื่องจากการล่มสลายของดาวฤกษ์ในจักรวาลสี่มิติ นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันปริมณฑลสำหรับฟิสิกส์ทฤษฎีเชื่อว่า ผลการวิจัยของพวกเขาถูกตีพิมพ์ใน Scientific American Niayesh Afshordi, Robert Mann และ Razi Pourhasan กล่าวว่าจักรวาลสามมิติของเรากลายเป็นเหมือน "ภาพลวงตาโฮโลแกรม" เมื่อดาวสี่มิติยุบตัวลง ต่างจากทฤษฎีบิ๊กแบงตามที่จักรวาลเกิดขึ้นจากกาลอวกาศที่ร้อนจัดและหนาแน่นมาก โดยที่กฎมาตรฐานของฟิสิกส์ไม่มีผลบังคับใช้ สมมติฐานใหม่ของจักรวาลสี่มิติอธิบายทั้งเหตุผลของการกำเนิดและความรวดเร็วของมัน การขยาย.

ตามสถานการณ์จำลองที่ Afshodi และเพื่อนร่วมงานของเขากำหนด จักรวาลสามมิติของเราเป็นเมมเบรนชนิดหนึ่งที่ลอยผ่านจักรวาลที่ใหญ่กว่าซึ่งมีอยู่แล้วในสี่มิติ หากพื้นที่สี่มิตินี้มีดาวสี่มิติของตัวเอง พวกมันก็จะระเบิดเช่นกัน เช่นเดียวกับดาวสามมิติในจักรวาลของเรา ชั้นในจะกลายเป็น หลุมดำและด้านนอกจะถูกขับออกสู่อวกาศ

ในจักรวาลของเรา หลุมดำถูกล้อมรอบด้วยทรงกลมที่เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ และถ้าในปริภูมิสามมิติขอบเขตนี้เป็นสองมิติ (เหมือนเมมเบรน)จากนั้นในจักรวาลสี่มิติ ขอบฟ้าเหตุการณ์จะถูกจำกัดเป็นทรงกลมที่มีอยู่ในสามมิติ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของการยุบตัวของดาวสี่มิติได้แสดงให้เห็นว่าขอบฟ้าเหตุการณ์สามมิติจะค่อยๆ ขยายออก นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชื่อว่านี่คือสิ่งที่เราสังเกตเห็น ซึ่งเรียกการเติบโตของเมมเบรน 3 มิติว่าการขยายตัวของเอกภพ

แช่แข็งใหญ่

ทางเลือกอื่นสำหรับ Big Bang อาจเป็น Big Freeze ทีมนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเมลเบิร์นนำโดย James Kvatch ได้นำเสนอแบบจำลองสำหรับการกำเนิดของจักรวาล ซึ่งคล้ายกับกระบวนการของการแช่แข็งพลังงานอสัณฐานแบบค่อยเป็นค่อยไปมากกว่าการกระเด็นและการขยายตัวของอวกาศในสามทิศทาง

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพลังงานที่ไม่มีรูปแบบนั้นเย็นตัวเหมือนน้ำจนกลายเป็นผลึกสร้างมิติเชิงพื้นที่สามมิติตามปกติและหนึ่งมิติชั่วคราว

ทฤษฎี Big Freeze ทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับการยืนยันที่ยอมรับในปัจจุบันของ Albert Einstein เกี่ยวกับความต่อเนื่องและความลื่นไหลของอวกาศและเวลา เป็นไปได้ว่าอวกาศมีส่วนที่เป็นส่วนประกอบ - หน่วยการสร้างที่แบ่งแยกไม่ได้ เช่น อะตอมหรือพิกเซลขนาดเล็กในคอมพิวเตอร์กราฟิก บล็อกเหล่านี้มีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถสังเกตได้ อย่างไรก็ตาม ตามทฤษฎีใหม่นี้ เป็นไปได้ที่จะตรวจพบข้อบกพร่องที่ควรหักเหการไหลของอนุภาคอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณผลกระทบดังกล่าวโดยใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ และตอนนี้พวกเขาจะพยายามตรวจหาผลกระทบจากการทดลอง

จักรวาลไม่มีจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุด

Ahmed Farag Ali จากมหาวิทยาลัย Benh ในอียิปต์และ Sauria Das จาก University of Lethbridge ในแคนาดาได้คิดค้นวิธีแก้ไขปัญหาภาวะเอกฐานใหม่ด้วยการทิ้ง Big Bang พวกเขานำแนวคิดจาก David Bohm นักฟิสิกส์ชื่อดังมาสู่สมการฟรีดมันน์ที่อธิบายการขยายตัวของจักรวาลและบิ๊กแบง “เป็นเรื่องน่าทึ่งที่การปรับเปลี่ยนเพียงเล็กน้อยสามารถแก้ปัญหาได้มากมาย” Das กล่าว

แบบจำลองที่เป็นผลลัพธ์รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีควอนตัมเข้าด้วยกัน ไม่เพียงแต่ปฏิเสธภาวะเอกฐานที่มาก่อนบิกแบงเท่านั้น แต่ยังป้องกันจักรวาลจากการหดตัวกลับเป็นสภาพเดิมเมื่อเวลาผ่านไป จากข้อมูลที่ได้รับ จักรวาลมีขนาดจำกัดและอายุขัยไม่จำกัด ในแง่กายภาพ แบบจำลองอธิบายจักรวาลที่เต็มไปด้วยของเหลวควอนตัมสมมุติฐาน ซึ่งประกอบด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นอนุภาคที่ให้ปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง

นักวิทยาศาสตร์ยังอ้างว่าการค้นพบของพวกเขาสอดคล้องกับการวัดความหนาแน่นของจักรวาลเมื่อเร็วๆ นี้

อัตราเงินเฟ้อที่วุ่นวายไม่รู้จบ

คำว่า "เงินเฟ้อ" หมายถึงการขยายตัวอย่างรวดเร็วของจักรวาล ซึ่งเกิดขึ้นอย่างทวีคูณในช่วงแรกหลังบิกแบง โดยตัวมันเอง ทฤษฎีอัตราเงินเฟ้อไม่ได้หักล้างทฤษฎีบิ๊กแบง แต่ตีความมันต่างกันเท่านั้น ทฤษฎีนี้แก้ปัญหาพื้นฐานหลายประการของฟิสิกส์

ตามแบบจำลองอัตราเงินเฟ้อ ภายหลังกำเนิดได้ไม่นาน เอกภพขยายตัวแบบทวีคูณในระยะเวลาอันสั้น: ขนาดของจักรวาลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าหลายเท่า นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าภายใน 10 ถึง -36 วินาที จักรวาลมีขนาดเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 10 ถึง 30-50 เท่า และอาจมากกว่านั้นอีก เมื่อสิ้นสุดระยะเงินเฟ้อ จักรวาลเต็มไปด้วยพลาสมาที่ร้อนจัดของควาร์กอิสระ กลูออน เลปตอน และควอนตาพลังงานสูง

แนวคิดนี้มีความหมายว่าที่มีอยู่ในโลก จักรวาลอันโดดเดี่ยวมากมายด้วยอุปกรณ์ต่างๆ

นักฟิสิกส์ได้ข้อสรุปว่าตรรกะของแบบจำลองอัตราเงินเฟ้อไม่ได้ขัดแย้งกับแนวคิดของการกำเนิดจักรวาลใหม่หลายครั้งอย่างต่อเนื่อง ความผันผวนของควอนตัม - เช่นเดียวกับที่สร้างโลกของเรา - สามารถเกิดขึ้นได้ในปริมาณใด ๆ หากมีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับสิ่งนี้ เป็นไปได้ทีเดียวที่เอกภพของเราได้เกิดขึ้นจากเขตผันผวนที่เกิดขึ้นในโลกก่อนหน้า นอกจากนี้ยังสามารถสันนิษฐานได้ว่าบางครั้งและที่ใดที่หนึ่งในจักรวาลของเรา ความผันผวนจะก่อตัวขึ้นซึ่งจะ "ระเบิด" จักรวาลอายุน้อยที่มีลักษณะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตามแบบจำลองนี้ จักรวาลเด็กสามารถแตกหน่อได้อย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็ไม่จำเป็นเลยที่โลกใหม่จะต้องเหมือนกัน กฎทางกายภาพ. แนวคิดนี้บอกเป็นนัยว่าในโลกนี้มีหลายจักรวาลที่แยกจากกันโดยมีโครงสร้างต่างกัน

ทฤษฎีวัฏจักร

Paul Steinhardt หนึ่งในนักฟิสิกส์ที่วางรากฐานของจักรวาลวิทยาเงินเฟ้อ ตัดสินใจพัฒนาทฤษฎีนี้ต่อไป นักวิทยาศาสตร์ที่เป็นหัวหน้าศูนย์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่เมืองพรินซ์ตัน ร่วมกับ Neil Turok จากสถาบัน Perimeter Institute for Theoretical Physics กล่าวสรุป ทฤษฎีทางเลือกในหนังสือ Endless Universe: Beyond the Big Bang (« จักรวาลไม่มีที่สิ้นสุด: Beyond the Big Bang).แบบจำลองนี้อิงตามลักษณะทั่วไปของทฤษฎีควอนตัมซูเปอร์สตริงที่เรียกว่าทฤษฎีเอ็ม ตามที่เธอกล่าว โลกทางกายภาพมี 11 มิติ - สิบเชิงพื้นที่และหนึ่งมิติชั่วขณะ พื้นที่ขนาดเล็ก "ลอย" ในนั้นเรียกว่า branes (ย่อมาจาก "เมมเบรน")จักรวาลของเราเป็นเพียงหนึ่งในสมองเหล่านั้น

แบบจำลอง Steinhardt และ Turok ระบุว่าบิกแบงเกิดขึ้นจากการชนกันของ brane ของเรากับ brane อื่น - จักรวาลที่ไม่รู้จัก ในสถานการณ์สมมตินี้ การชนกันเกิดขึ้นอย่างไม่มีกำหนด ตามสมมติฐานของ Steinhardt และ Turok อีก Brane สามมิติ "ลอย" ถัดจาก Brane ของเรา โดยอยู่ห่างกันเพียงเล็กน้อย มันยังขยายตัว แบน และว่างเปล่า แต่ในอีกล้านล้านปี บรานส์จะเริ่มมาบรรจบกันและชนกันในที่สุด ในกรณีนี้ พลังงาน อนุภาค และรังสีจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา หายนะนี้จะเปิดวงจรการขยายตัวและการระบายความร้อนของจักรวาลอีกครั้ง จากแบบอย่างของ Steinhardt และ Turok พบว่าวัฏจักรเหล่านี้เคยเป็นอดีตและจะเกิดขึ้นซ้ำอีกในอนาคตอย่างแน่นอน วัฏจักรเหล่านี้เริ่มต้นอย่างไร ทฤษฏีเงียบงัน

จักรวาล
เหมือนคอมพิวเตอร์

อีกสมมติฐานหนึ่งเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาลกล่าวว่าโลกทั้งใบของเราไม่มีอะไรมากไปกว่าเมทริกซ์หรือโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แนวคิดที่ว่าจักรวาลคือคอมพิวเตอร์ดิจิทัล ถูกเสนอโดยวิศวกรชาวเยอรมันและผู้บุกเบิกคอมพิวเตอร์ Konrad Zuse เป็นครั้งแรกในหนังสือของเขา การคำนวณพื้นที่ ("พื้นที่คอมพิวเตอร์")ในบรรดาผู้ที่มองว่าจักรวาลเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดยักษ์เช่นกันคือนักฟิสิกส์ Stephen Wolfram และ Gerard "t Hooft

นักทฤษฎีฟิสิกส์ดิจิทัลแนะนำว่าจักรวาลเป็นข้อมูลที่สำคัญและสามารถคำนวณได้ จากสมมติฐานเหล่านี้ จักรวาลถือได้ว่าเป็นผลจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์คอมพิวเตอร์ดิจิทัล ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์เครื่องนี้อาจเป็นหุ่นยนต์เคลื่อนที่ขนาดยักษ์หรือเครื่องทัวริงอเนกประสงค์

หลักฐานทางอ้อม ธรรมชาติเสมือนของจักรวาลเรียกว่าหลักการความไม่แน่นอนในกลศาสตร์ควอนตัม

ตามทฤษฎีแล้ว ทุกวัตถุและเหตุการณ์ของโลกจริงมาจากการถามคำถามและการลงทะเบียนคำตอบว่า "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" นั่นคือเบื้องหลังทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา มีรหัสบางอย่าง คล้ายกับรหัสไบนารีของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และเราเป็นอินเทอร์เฟซชนิดหนึ่งที่การเข้าถึงข้อมูลของ "อินเทอร์เน็ตสากล" ปรากฏขึ้น การพิสูจน์ทางอ้อมของธรรมชาติเสมือนของจักรวาลเรียกว่าหลักการความไม่แน่นอนในกลศาสตร์ควอนตัม: อนุภาคของสสารสามารถอยู่ในรูปแบบที่ไม่เสถียรและ "คงที่" ในสถานะเฉพาะเมื่อสังเกตพบเท่านั้น

จอห์น อาร์ชิบัลด์ วีลเลอร์ สาวกฟิสิกส์ดิจิทัลคนหนึ่ง เขียนว่า: “มันคงไม่มีเหตุผลที่จะจินตนาการว่าข้อมูลอยู่ในแกนหลักของฟิสิกส์ในลักษณะเดียวกับแกนหลักของคอมพิวเตอร์ ทุกอย่างจากจังหวะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทุกสิ่งที่มีอยู่ - ทุกอนุภาค ทุกสนามแรง แม้แต่คอนตินิวอัมกาลอวกาศเองก็ได้รับหน้าที่ของมัน ความหมาย และท้ายที่สุด ก็คือการมีอยู่ของมันเอง