10 альтернатив традиційної теорії Великого Вибуху

Террі Пратчетт описав традиційний погляд настворення Всесвіту приблизно так: «На початку було нічого, яке вибухнуло». Сучасна точка зору космології має на увазі, що розширюється Всесвіт виник в результаті Великого Вибуху, і вона добре підтримується доказами у вигляді реліктового випромінювання і зміщенням далекого світла в напрямку червоної частини спектра: Всесвіт розширюється постійно.

І все ж далеко не всіх вдалося в цьому переконати. Протягом багатьох років пропонувалися найрізноманітніші альтернативи і різні думки. Деякі цікаві припущення залишаються, на жаль, непроверяемимі із застосуванням наших сучасних технологій. Інші представляють собою польоти фантазії, повсталої проти незбагненності Всесвіту, яка, здається, кидає виклик людським уявленням про здоровий глузд.

Теорія стаціонарного Всесвіту

</ P>

Згідно з нещодавно відновленої рукописиАльберта Ейнштейна, великий вчений віддав данину поваги британському астрофізику Фреду Хойлу за теорію про те, що простір може розширюватися протягом невизначеного часу, зберігаючи рівномірну щільність, якщо постійно буде з'являтися нова матерія в процесі спонтанної генерації. Протягом багатьох десятиліть багато хто вважав ідеї Хойла нісенітницею, але недавно виявлений документ показує, що Ейнштейн як мінімум серйозно розглядав його теорію.

Теорію стаціонарного Всесвіту була запропонована в1948 році Германом Бонди, Томасом Голдом і Фредом Хойлом. Вона вийшла з ідеального космологічного принципу, який говорить, що всесвіт виглядає по суті однаково в кожній точці в будь-який час (в макроскопічному сенсі). З філософської точки зору він привабливий, оскільки тоді у всесвіті немає початку і кінця. Теорія була популярна в 50-60-х роках. Зіткнувшись з вказівками на те, що Всесвіт розширювався, її прихильники припустили, що у всесвіті постійно народжується нова матерія, в постійному, але помірному темпі - кілька атомів на кубічний кілометр на рік.

Спостереження квазарів в далеких (і старих, з нашоїточки зору) галактиках, яких в наших зіркових околицях не існує, охолодили ентузіазм теоретиків, і її остаточно розвінчали, коли вчені виявили космічне фонове випромінювання. Проте, хоча теорія Хойла не принесла йому лаврів, він провів серію досліджень, які показали, як у всесвіті з'явилися атоми важчих за гелій. (Вони з'явилися в процесі життєвого циклу перших зірок при високих температурах і тиску). За іронією долі, він також був одним з творців терміна «великий вибух».

стомлений світло

Едвін Хаббл помітив, що довжини хвиль світла далекихгалактик зміщуються в напрямку червоної частини спектра, якщо порівнювати зі світлом, випромененим зоряними тілами поблизу, що говорить про втрату фотонами енергії. «Червоний зсув» пояснюється в контексті розширення після Великого Вибуху як функція ефекту Доплера. Прихильники моделей стаціонарної всесвіту замість цього припустили, що фотони світла втрачають енергію поступово в міру руху через космос, переходячи до довгих хвилях, менш енергетичним в червоному кінці спектра. Цю теорію вперше запропонував Фріц Цвіккі в 1929 році.

З стомленим світлом пов'язують цілий ряд проблем. По-перше, немає ніякого способу змінити енергію фотона без зміни його імпульсу, що повинно призводити до ефекту розмиття, який ми не спостерігаємо. По-друге, він не пояснює спостережувані патерни випромінювання світла наднових, які прекрасно співвідносяться з моделлю розширюється всесвіту і спеціальної відносності. Нарешті, більшість моделей стомленого світла базуються на нерозширювана всесвіту, але це призводить до спектру фонового випромінювання, який не відповідає нашим спостереженням. У чисельному вираженні, якби гіпотеза стомленого світла була коректною, вся спостережувана радіація космічного фону повинна була б приходити з джерел, які ближче до нас, ніж галактика Андромеди (найближча до нас галактика), а все, що за нею, було б для нас невидимо.

вічна інфляція

</ P>

Більшість сучасних моделей раннього Всесвітупостулюють короткий період експоненціального зростання (відомий як інфляція), викликаний енергією вакууму, в процесі якого є сусідами частки виявилися швидко розділеними величезними областями простору. Після цієї інфляції, енергія вакууму розпалася на гарячою плазмовою бульйон, в якому утворилися атоми, молекули і так далі. В теорії вічної інфляції цей процес інфляції ніколи не закінчувався. Замість цього бульбашки простору припинили б роздуватися і вступили б у низькоенергетичний стан, щоб після розширитися в інфляційному просторі. Такі бульбашки були б подібні до бульбашок пара в киплячій каструлі з водою, тільки цього разу каструля постійно збільшувалася б.

За цією теорією наш Всесвіт - один з бульбашокмножинної всесвіту, яка характеризується постійною інфляцією. Один з аспектів цієї теорії, який можна було б перевірити, це припущення, що два всесвіти, які будуть досить близько, щоб зустрітися, викличуть порушення в просторі-часі кожної всесвіту. Кращою підтримкою такої теорії буде виявлення докази такого порушення на тлі реліктового випромінювання.

Першу інфляційну модель запропонував радянськийвчений Олексій Старобинский, але на заході відомої вона стала завдяки фізику Алану Гуту, який припустив, що рання всесвіт могла переохолодитися і дозволити експоненціального зростання початися ще до Великого Вибуху. Андрій Лінде взяв ці теорії і розробив на їх основі теорію «вічного хаотичного розширення», згідно з якою замість необхідності Великого Вибуху, при необхідній потенційної енергії, розширення може початися в будь-який точки скалярного простору і відбуватися постійно у всій мультівселеннной.

Ось що говорить Лінде: «Замість всесвіту з одним законом фізики, вічна хаотична інфляція передбачає самовідтворюючому і вічно існуючу мультивселенной, в якій все можливо».

Міраж чотиривимірної чорної діри

</ P>

Стандартна модель Великого Вибуху стверджує,що Всесвіт вибухнула з нескінченно щільною сингулярності, але це не полегшує завдання пояснення її майже однорідної температури, з огляду на відносно короткий час (за мірками космосу), яке пройшло з часів цього жорстокого події. Деякі вважають, що це могла б пояснити невідома форма енергії, яка привела до того, що всесвіт розширилася швидше за швидкість світла. Група фізиків з Інституту теоретичної фізики Периметра припустила, що всесвіт може бути по суті тривимірним міражем, створеним на горизонті подій чотиривимірної зірки, колапсуючої в чорну діру.

Ніайеш Афшорді і його колеги вивчали пропозицію2000 року, зроблене командою Університету Людвіга Максиміліана в Мюнхені, на тему того, що наш Всесвіт може бути лише однією мембраною, яка існує в «об'ємної всесвіту» з чотирма вимірами. Вони вирішили, що якщо ця об'ємна всесвіт також містить чотиривимірні зірки, вони можуть вести себе подібно своїм тривимірним колегам в нашій всесвіту - вибухаючи в наднові і коллапсіруя в чорні діри.

Тривимірні чорні діри оточені сферичноїповерхнею - горизонтом подій. У той час як поверхня горизонту подій тривимірної чорної діри двумерна, форма горизонту подій чотиривимірної чорної діри повинна бути тривимірною - гіперсферу. Коли команда Афшорді змоделювала смерть чотиривимірної зірки, вона виявила, що вивергається матеріал утворив тривимірну лаялися (мембрану) навколо горизонту подій і повільно розширився. Команда припустила, що наш Всесвіт може бути міражем, сформованим з уламків зовнішніх шарів чотиривимірної колапсуючої зірки.

Оскільки чотиривимірна об'ємна всесвіт можебути набагато старше, або навіть нескінченно старої, це пояснює однорідну температуру, що спостерігається в нашій Всесвіту, хоча деякі з останніх даних свідчать про те, що можуть бути відхилення, внаслідок яких традиційна модель підходить краще.

дзеркальна Всесвіт

</ P>

Одна із заплутаних проблем фізики така, щомайже всі прийняті моделі, включаючи гравітацію, електродинаміку та відносність, працюють однаково добре в описі Всесвіту, незалежно від того, йде час вперед або назад. У реальному ж світі ми знаємо, що час рухається лише в одному напрямку, і стандартне пояснення цьому в тому, що наше сприйняття часу є лише продукт ентропії, в процесі якої порядок розчиняється в безладді. Проблема цієї теорії в тому, що з неї випливає, що наш Всесвіт почала з високоупорядоченние стану і низькою ентропії. Багато вчених не згодні з поняттям нізкоентропійной раннього всесвіту, що фіксує напрямок часу.

Джуліан Барбур з Оксфордського університету, ТімКозловські з Університету Нью-Брансвік і Флавіо Меркато з Інституту теоретичної фізики Периметра розробили теорію, згідно з якою гравітація привела до того, що час стало текти вперед. Вони вивчили комп'ютерне моделювання частинок в 1000 точок, що взаємодіють між собою під впливом ньютоновой гравітації. З'ясувалося, що незалежно від їх розміру або розміру, частки в кінцевому підсумку утворюють стан низької складності з мінімальним розміром і максимальною щільністю. Потім ця система частинок розширюється в обох напрямках, створюючи дві симетричних і протилежних «стріли часу», а з нею і більш впорядковані і складні структури по обидві сторони.

Це дозволяє припустити, що Великий Вибух призвів до створення не однієї, а двох всесвітів, в кожній з яких час тече в протилежну від іншої сторону. На думку Барбура:

«Ця ситуація з двома майбутніми будедемонструвати єдину хаотичне минуле в обох напрямках, означаючи, що буде по суті дві всесвітів, по кожну сторону центрального стану. Якщо вони будуть досить складними, обидві сторони підтримуватимуть спостерігачів, які зможуть сприймати протягом часу в зворотному напрямку. Будь-які розумні істоти визначать свою стрілу часу як видалення від центрального стану. Вони будуть думати, що ми зараз живемо в їх далекому минулому ».

Конформная циклічна космологія

Сер Роджер Пенроуз, фізик Оксфордськогоуніверситету, вважає, що Великий Вибух ні початком Всесвіту, а лише переходом у міру того, як вона проходить через цикли розширення і стиснення. Пенроуз припустив, що геометрія простору змінюється з часом і стає все більш заплутаною, як описує математичне поняття тензора кривизни Вейля, який починається з нуля і збільшується з часом. Він вважає, що чорні діри діють, зменшуючи ентропію Всесвіту, і коли остання досягає кінця розширення, чорні діри поглинають матерію і енергію і, врешті-решт, один одного. У міру розпаду матерії в чорних дірах, вона зникає в процесі випромінювання Хокінга, простір стає однорідним і наповненим марною енергією.

Це призводить до поняття конформной інваріантності,симетрії геометрій з різними масштабами, але однієї форми. Коли Всесвіт вже не зможе відповідати початковим умовам, Пенроуз вважає, що конформне перетворення призведе геометрію простору до згладжування, і деградовані частки повернуться до стану нульовий ентропії. Всесвіт коллапсирует сама в себе, готова вибухнути новим Великим Вибухом. Звідси випливає, що Всесвіт характеризується періодичним процесом розширення і стиснення, який Пенроуз поділив на періоди під назвою «еони».

Панроуз і його партнер, Ваагн (Ваге) Гурзадян зЄреванського фізичного інституту в Вірменії, зібрали супутникові дані NASA про реліктовому випромінюванні і заявили, що знайшли 12 чітких концентричних кілець в цих даних, які, на їхню думку, можуть бути доказом гравітаційних хвиль, викликаних зіткненням надмасивних чорних дір в кінці попереднього еону. Поки це головний доказ теорії конформной циклічної космології.

Холодний Великий Вибух і стискає Всесвіт

Стандартна модель Великого Вибуху каже, щопісля того, як вся матерія вибухнула з сингулярності, вона роздулася в гарячу і щільну Всесвіт і почала повільно остигати протягом мільярдів років. Але ця сингулярність створює ряд проблем, коли її намагаються впихнути в загальну теорію відносності і квантову механіку, тому космолог Криштоф Веттер з Університету Гейдельберга припустив, що Всесвіт могла початися з холодного і величезного порожнього простору, яке стає активним лише тому, що стискається, а не розширюється відповідно зі стандартною моделлю.

У цій моделі, червоний зсув, що спостерігаєтьсяастрономами, може бути викликано збільшенням маси всесвіту в міру стиснення. Світло, що випромінює атомами, визначається масою частинок, більше енергії проявляється в міру руху світла в блакитну частина спектра і менше - в червону.

Головна проблема теорії Веттеріха в тому, що їїнеможливо підтвердити вимірами, оскільки ми порівнюємо лише співвідношення різних мас, а не самих мас. Один фізик поскаржився, що ця модель схожа твердженням, що ні Всесвіт розширюється, а лінійка, якою ми її вимірюємо, стискається. Веттер говорив, що не вважає свою теорію заміною Великого Вибуху; він лише відзначав, що вона співвідноситься з усіма відомими спостереженнями Всесвіту і може бути більш «природним» поясненням.

кола Картера

Джим Картер - вчений-аматор, який розробивособисту теорію про всесвіт, засновану на вічною ієрархії «цірклонов», гіпотетичних круглих механічних об'єктів. Він вважає, що всю історію Всесвіту можна пояснити як покоління цірклонов, що розвиваються в процесі відтворення і розподілу. До такого висновку вчений прийшов після спостереження ідеального кільця бульбашок, що виходять з його дихального апарату, коли він займався підводних плаванням в 1970-х роках, і відточив свою теорію експериментами за участю контрольованих кілець диму, сміттєвих баків і гумових листів. Картер вважав їх фізичним втіленням процесу під назвою цірклонная синхронність.

Він говорив, що цірклонная синхронність являєсобою краще пояснення створення Всесвіту, ніж теорія Великого Вибуху. Його теорія живої всесвіту постулює, що хоча б один атом водню існував завжди. На початку один атом антиводню плавав в тривимірній порожнечі. У цієї частки була така ж маса, як і у всьому всесвіті, і складалася вона з позитивно зарядженого протона і негативно зарядженого антипротона. Всесвіт перебувала в завершеною ідеальної дуальності, але негативний Антипротон гравітаційно розширювався трохи швидше, ніж позитивний протон, що призводило до втрати їм відносної маси. Вони розширювалися у напрямку один до одного, поки негативна частка не поглинула позитивну, і вони не сформували антинейтрон.

Антинейтрон теж був незбалансований по масі, алев кінцевому підсумку повернувся в рівновагу, що призвело до розщеплення його на два нових нейтрона з частки і античастинки. Цей процес викликав експоненціальне зростання числа нейтронів, деякі з яких вже не розщеплювалися, а аннигилировали в фотони, які лягли в основу космічних променів. В кінцевому підсумку всесвіт стала масою стабільних нейтронів, які існували певний час перед розпадом, і дозволили електронам вперше об'єднатися з протонами, утворивши перші атоми водню і наповнивши всесвіт електронами і протонами, активно взаємодіють з утворенням нових елементів.

Трохи божевілля не зашкодить. Більшість фізиків вважає ідеї Картера маренням неврівноваженого, який навіть не підлягає емпіричному обстеження. Експерименти Картера з кільцями диму використовувалися як доказ нині дискредитованої теорії ефіру 13 років тому.

плазмова Всесвіт

Якщо в стандартній космології гравітація залишаєтьсяголовною керуючою силою, в плазмової космології (в теорії електричної всесвіту) велика ставка робиться на електромагнетизм. Одним з перших прихильників цієї теорії був російський психіатр Іммануїл Великовский, який написав в 1946 році роботу під назвою «Космос без гравітації», в якій заявив, що гравітація - це електромагнітний феномен, який випливає з взаємодії між зарядами атомів, вільними зарядами і магнітних полів сонця і планет. Надалі ці теорії опрацьовував вже в 70-х роках Ральф Юргенс, який стверджував, що зірки працюють на електричних, а не на термоядерних процесах.

Існує багато ітерацій теорії, але ряделементів залишається одним. Теорії плазмової всесвіту стверджують, що Сонце і зірки електрично харчуються дрейфовими струмами, що деякі особливості планетарної поверхні викликаються «надблискавок» і що хвости комет, марсіанські пилові дияволи і освіту галактик - все це електричні процеси. За цими теоріями, глибокий космос заповнений гігантськими нитками електронів та іонів, які скручуються внаслідок дії електромагнітних сил в космосі і створюють фізичну матерію на зразок галактик. Плазмові космологи припускають, що Всесвіт нескінченний в розмір і вік.

Однією з найвпливовіших книг на цю тему стала«Великого Вибуху ніколи не було», написана Еріком Лернером в 1991 році. Він стверджував, що теорія Великого Вибуху неправильно пророкує щільність легких елементів на кшталт дейтерію, літію-7 і гелію-4, що порожнечі між галактиками занадто великі, щоб їх можна було пояснити тимчасовими рамками теорії Великого Вибуху, і що яскравість поверхні далеких галактик спостерігається як постійна , тоді як в розширюється всесвіту ця яскравість повинна зменшуватися з відстанню внаслідок червоного зсуву. Він також стверджував, що теорія Великого Вибуху вимагає занадто багато гіпотетичних речей (інфляція, темна матерія, темна енергія) і порушує закон збереження енергії, оскільки Всесвіт нібито народилася з нічого.

Навпаки, каже він, теорія плазми правильнопророкує достаток легких елементів, макроскопічну структуру Всесвіту і поглинання радіохвиль, що є причиною космічного мікрохвильового фону. Багато космологи стверджують, що лернеровская критика космології Великого Вибуху базується на поняттях, які вважалися неправильними на момент написання його книги, і на його поясненнях, що спостереження космологов Великого Вибуху приносять більше проблем, ніж можуть вирішити.

Бінду-віпшот

Поки ми не зачіпали релігійні абоміфологічні історії створення всесвіту, але зробимо виняток для індуїстської історії створення, оскільки її можна з легкістю пов'язати з науковими теоріями. Карл Саган якось сказав, що це «єдина релігія, в якій тимчасові рамки відповідають сучасній науковій космології. Її цикли переходять від наших звичайних дня і ночі до дня і ночі Брахми, довжиною в 8,64 мільярда років. Довше, ніж існувала Земля або Сонце, майже половина часу з моменту Великого Вибуху ».

Найближча до традиційної ідеї Великого Вибухувсесвіту виявляється в індуїстської концепції бінді-віпшот (буквально «точка-вибух» на санскриті). Ведичні гімни давньої Індії говорили, що бінді-віпшот зробив звукові хвилі складу «ом», який означає Брахмана, Абсолютну Реальність чи Бога. Слово «Брахман» має санскритський корінь brh, що означає «великий ріст», що можна пов'язати з Великим Вибухом, згідно з Писанням Шабда Брахман. Перший звук «ом» інтерпретується як вібрація Великого Вибуху, виявлена ​​астрономами в формі реліктового випромінювання.

Упанішади пояснюють Великий Вибух як одне(Брахман), яка бажає стати багатьом, чого він і досяг за рахунок великого вибуху як зусилля волі. Створення часто зображується як лила, або «божественна гра», в тому сенсі, що всесвіт створювалася як частина гри, і запуск у вигляді великого вибуху теж був її частиною. Але хіба гра буде цікавою, якщо в ній буде всезнаючий гравець, знає, як вона буде проходити?

За матеріалами listverse.com