Процессы во вселенной. Структура вселенной

В одном из прошлых номеров "Радуги" мы уже давали материал от иерарха галактики "Туманность Андромеды" Чамахи, где он говорил о том, что такое темная материя, откуда она берется, чем опасна.

Этот материал нашел отклик среди наших читателей, в том числе и профессионально связанных с физикой.

Они задали несколько вопросов. На некоторые из них отвечает вышедший с нами на контакт, Чамахи.

Каков, на Ваш взгляд существует механизм свертывания Вселенной? Что является причиной для его запуска? Какие силы в этом участвуют?

Должен сказать, что наша Вселенная - не единственная в своем роде. Таких вселенных множество.

Вселенные бывают различных видов, как и галактики.

Наша Вселенная относится к спиралевидному типу. И имеет сравнительно небольшой возраст в масштабах бесконечности.

Возраст отсчитывается в манвантарах. То есть, в периодах схлопывания и разворачивания Вселенной. Схлопывание и разворачивание с помощью Большого взрыва присуще только спиралевидным вселенным, как наша.

В центре нашей Вселенной, имеющей форму яйца, находится точка сингулярности. Она представляется из себя супергигантскую черную дыру. В ней находится разматериализованный вакуум, сгущенный до атомных масс вещества 6666, если бы это вещество находилось в Периодической таблице Менделеева.

Вся масса этого вещества вмещается в единственный суператом. Этот суператом и является той самой точкой сингулярности.

В точке сингулярности не существует времени. Оно равно нулю. Вся материя, проходя через это состояние, принимает форму петли Мебиуса.

По сути, Вселенная представляет из себя многомерную петлю Мебиуса, и местом ее сворачивания является точка сингулярности.

Точка не статична. В ней все время движется материя. Она поглощается супертяжелой массой, т.е., происходит как бы выворачивание петли Мебиуса наизнанку.

При этом масса точки сингулярности нарастает.

Когда же этот суператом достигает массы 9998, это означает, что одна часть петли Мебиуса полностью вывернулась и совпала со второй частью петли.

В этот момент вся материя, находившаяся в этой части петли, поглотилась черной дырой сингулярности.

И наступает некий перевес, когда точка сингулярности продолжает по инерции втягивать вакуум. Элемент достигает массы - 9999.

В этот момент происходит Большой взрыв материи. Но уже в другую мерность. Происходит расширение ее, пока она вся до конца не проявится.

Затем снова начнется схлопывание и накопление массы точкой сингулярности, чтобы снова всю ее в себя втянуть и снова выбросить при помощи Большого взрыва в ту мерность пространства, откуда это бралось до схлопывания. То есть, Вселенная пульсирует. Материя как бы продергивается через точку сингулярности то в одну, то в другую сторону.

В одном случае это Большой взрыв, в другом - большое схлопывание.

То есть, это происходит одновременно, но для наблюдателя в одной части петли Мебиуса происходящее будет казаться схлопыванием, а для наблюдателя в другой части петли Мебиуса, по ту сторону точки сингулярности будет казаться Большой взрыв и расширение Вселенной.

В той части петли Мебиуса, где происходит схлопывание, в области возле точки сингулярности, происходит колоссальное сгущение энергий, материи.

Но в первую очередь туда падает низкочастотная тяжелая энергия к которой относятся негативные мысли различных темных сущностей и существ.

В больших объемах этой сконденсированной энергии возникает сознание, а вернее, антисознание. Оно не хочет быть переработанным в точке сингулярности (в черной дыре) и быть превращенным в свет Большого взрыва. Поэтому оно предпринимает все усилия для того, чтобы сбросить в дыры сингулярности всю остальную материю и сознания, духи и сущности вместо себя.

Темному сознанию выгодно, чтобы Вселенная постоянно взрывалась и схлопывалась, чтобы каждый раз в ней все начиналось сначала. То, что наша Вселенная постоянно схлопывается и взрывается, это ненормально. Это болезнь, вызванная скопившимся шлаком негативных энергий в районе точки сингулярности миров.

- Каков механизм создания ударной волны при Большой взрыве? Не участвуют ли в ее создании частицы вакуума?

Большой взрыв - это ядерный взрыв. Только при этом используются не Уран или Плутоний, а тяжелейший суперэлемент 9999.

Само существование этого элемента создает вокруг себя абсолютный вакуум, в котором пространство и время едины и равны нулю.

Большой взрыв - это вакуумная бомба. Он сопровождается выделением в вакуум материи из параллельного мира (другой, невидимой в этом мире части петли Мебиуса-пространства-времени). А вернее - выбиванием этой материи из вакуумных структур.

Выбивание происходит по нарастающей, в геометрической прогрессии. Но по заданным в вакууме информационным матрицам-программам.

Это значит, что появляется разнородная материя, различные элементы, молекулы, элементарные частицы. Появляются одновременно, и они начинают толкать друг друга, при этом и возникает ударная волна.

Вакуум - это пространство-время. Во время появления физической материи возникают физические массы тел, и при этом появляется время, то есть, оно перестает быть нулевым.

Этот процесс дает волну в вакууме, который может наблюдаться как ударная волна от Большого взрыва.

- Каков диапазон атомных весов частиц темной материи? Тех, что остались после Большого взрыва?

Темную материю составляют тяжелейшие элементы, суперрадиоактивные. В основном, это элемент (неизвестный науке Земли) с атомной массой 6666.

Этот элемент присутствует в ядрах черных дыр. В свободном, несколлапсированном состоянии происходит процесс полураспада этого элемента, и получаются менее тяжелые элементы из ряда шести тысяч.

Все они входят в состав, так называемой темной материи.

В состав темной материи входят элементы с атомной массой от 1000 до 6666! Когда появляется элемент тяжелее 6666. начинается процесс схлопывания Вселенной.

Существует ли защита от частиц темной материи у космонавтов и космических кораблей? В чем принцип такой защиты?

Защиты от темной материи, в том виде, как ее понимают на Земле, не существует. Излучение элемента 6666 вмораживает в вакуумные структуры любые, физически существующие материальные тела и разлагает их до элементарных частиц. Поэтому, чтобы защититься от воздействия огромных масс темной материи в Космосе, высокоразвитые цивилизации применяют телепортацию, то есть, когда космический корабль встречает на своем пути огромную массу темной материи, он подконтрольно разматериализовывается и в информационном виде переносится за пределы области темной материи и там снова материализуется.

Преодолеть массы темной материи можно, изменив частоту своих вибраций, то есть, передвинувшись в параллельный план существования, а затем вернувшись обратно.

Это и будет выглядеть как разматериализация и возникновение в другом месте, то есть, телепортация.

Если возможно возвращение в точку телепортации до ее совершения во времени, то все новые события не будут ли повторением старых?

Могут быть, а могут и не быть, смотря в какой ряд вариаций событий вы попадаете.

Каждое происходящее событие имеет триллионы триллионов вариаций, и все они вписаны в вакуумные структуры.

Причем многие из них могут проявляться одновременно в разных параллельных планах бытия.

Оттого, в какой план вы попадете, и каким образом, будет зависеть вариант проявления событий.

Наши физики не знают, мала ли плотность вакуумных частиц на краю нашей Вселенной или велика? Обеспечивается, ли на ее границах неутечка материи, вакуумных частиц и фотонов?

Нужно сказать, что само определение "вакуумная частица" неправильно. Вакуум - это непроявленная материя. А частица указывает на проявленность материи.

Вакуум не может быть разреженным. Я называю вакуумом только абсолютный ноль пространства-времени.

Все остальные стадии вакуума, известные вашей науке - это абсолютный вакуум, приправленный различным количеством проявленных частиц.

Вселенная представляет из себя пузырь, на пленке которого расположены все видимые физические объекты, вся проявленная материя. Внутри пленки находится абсолютный вакуум, снаружи пленки находится он же.

Таких вселенных, как наша, несчетное количество, по меркам землян.

Все они представляют из себя пузыри, болтающиеся, вращающиеся в абсолютном вакууме межвселенческого пространства.

Поэтому как таковых границ Вселенной не существует. Но материя с пленки одного пузыря может утекать на пленку другого пузыря, если они соприкасаются.

В месте соприкосновения должна возникнуть область сингулярности, являющаяся для одной Вселенной черной дырой, а для другой - белой дырой.

- Что обеспечивает тяготение, вакуумные частицы или более тонкая материя? Каков механизм этого процесса?

Тяготение возникает тогда, когда появляется масса проявленного вещества, как только частица проявляется из вакуумных структур, она начинает обладать массой. А значит, начинает искривлять вокруг себя вакуумные структуры, деформировать их.

В это время и возникает тяготение, или скатывание по искривленным вакуумным структурам более легких частиц - к тяжелым.

- Есть ли наряду с тяготением и антитяготение? Чем оно создается?

Антитяготением можно назвать отталкивание частиц друг от друга. Оно возникает тогда, когда одна из частиц имеет одну частоту вибрации, а другая - другую. То есть, они находятся как бы в параллельных мирах.

Именно этим отталкиванием объясняется то, что вы не видите параллельные миры, хотя можете свободно проходить через них.

Небольшая разница в вибрациях может создавать эффект антигравитации или левитации.

Грубым способом этого эффекта можно достичь, используя электромагнитное поле.

- Если есть антитяготение, то насколько оно сильнее тяготения?

Эффекты антитяготения не могут быть сильнее или слабее тяготения при одних и тех же массах частиц. Оно будет абсолютно равно тяготению между ними, когда они будут находиться на одном вибрационном уровне.

Как ведется очистка от темной материи? Направляется она в свободное пространство Вселенной или к черным дырам для поглощения ими?

Наличие темной материи очень опасно для существования Вселенной. Она должна утилизироваться черными дырами и главной точкой сингулярности Вселенной.

Если эту материю удается полностью утилизировать или расщепить тяжелейшие атомы до состояния легких атомных масс, то Вселенная переходит из спиралевидного цикла развития и становится сферической.

Это естественный процесс эволюции вселенных. Но, к сожалению, наша Вселенная поражена вирусом негативного сознания или зла.

А этот вирус постоянно провоцирует выработку негативных энергий различными космическими сущностями и существами, в том числе и живущими на вашей планете людьми.

Все негативные энергии и мыслеформы в концентрированном виде идентичны темной материи.

А это значит, что темная материя в нашей Вселенной постоянно пополняется. Причем за счет уменьшения количества светлой материи, если можно так сказать.

Темная материя останавливает движение фотонов, вмораживает их в вакуумные структуры.

Она останавливает любое движение и разлагает любую материю. И затем все превращает в сверхтяжелые элементы.

Темная материя несет гибель Вселенной, если ее очень много. И, к сожалению, в нашей Вселенной ее количество увеличивается.

- Известны ли Вселенные из одной темной материи?

Вселенных из одной темной материи не существует. А вот галактики есть. Это так называемые темные галактики.

Образовались они из сгустков реликтового темного излучения времен Большого взрыва.

Населены эти галактики темными низкочастотными сущностями.

Подобная галактика находилась рядом с галактикой "Млечный Путь".

Близкое прохождение материи Млечного Пути от черной галактики вызывало так называемые периоды Кали Юги.

Совсем недавно Высшие Силы других Вселенных и галактик помогли телепортировать целые области нашей Вселенной, в том числе и Млечный путь, в области, далекие от скопления темных галактик и темной материи.

- Не может ли темная материя (и темная энергия, если она есть) вливаться в нашу Вселенную из других?

Может. И это очень часто происходит.

- Наши физики (Силк) на основе изучения темной материи считают, что у Вселенной есть 6 измерений. Так ли это?

Нет. Это неправильно. В нашей Вселенной тысяча измерений. В пространстве тысячного измерения находится сам Демиург.

- Физики считают, что кроме темной материи есть и темная энергия. Есть ли она? И если есть, что это такое?

Темная материя и темная энергия - это одно и то же. Различаются они лишь долей концентрации.

Более концентрированная может называться темной материей, более разреженная в вакууме - темной энергией.

- Почему у звезд типа нашего Солнца очень яркая корона? Какие физические процессы в этом повинны?

В звездах типа Солнца происходит большое выделение фотонов из вакуумных структур.

Это происходит благодаря самому устройству звезд. Звезды работают как небольшие белые дыры. Искривленное пространство-время выворачивается через звезды в ваше пространство в виде фотонов.

В вашем мире это может сопровождаться различными термоядерными реакциями, которые вы и наблюдаете на Солнце.

Но полностью фотоны раскрываются не в самих реакциях, не в ядре звезды, а на границе искривленного пространства-времени. То есть там, где находится корона. Именно поэтому корона и такая ярка.

- Насколько широк диапазон температур, пригодный для развития разумных существ?

Разумные существа бывают разными. Они могут существовать в энергетическом виде, в биологическом, в минеральном и в других.

Для энергетических существ температуре значения не имеет. Ограничение есть в основном, только в биологической жизни.

Самая высокая температура, которую смогут выдержать некоторые виды биологических существ, примерно 200-300 градусов Цельсия. Нижний предел - 100 градусов Цельсия.

Я имею в виду некоторые инопланетные неземные организмы.

При взрыве 50 мегатонной водородной бомбы над Новой Землей процесс взрыва затянулся на 20 минут. Видимо, как Вы и говорили, радиоактивное излучение множилось с участием атомов и молекул воздуха? 100-мегатонную бомбу сделали, но взрывать не стали. Не мог бы ее взрыв уничтожить атмосферу Земли? А также биологическую жизнь всех видов?

Действительно, во время взрыва на Новой Земле множилось радиоактивное излучение, в результате чего и продолжался так долго тот взрыв.

Взрыв 100-мегатонной бомбы вполне мог бы сделать гигантскую озоновую дыру, что привело бы, действительно, к гибели многих биологических видов. К тому же, ударная волна могла бы сдвинуть тектонические плиты со своих мест. И начались бы сильнейшие вулканические процессы.

- Не являются ли квазары на краю Вселенной ядрами зарождения новых галактик?

Те квазары, которые вы видите на краю Вселенной, предстают перед вами такими, какими они были миллиарды лет назад, потому что тот свет, который они излучают, шел к вам эти миллиарды лет.

Тогда они действительно были ядрами зарождающихся галактик. Сейчас это полноценные галактики. А вы видите просто и заснятое прошлое.

Могут ли встретиться наша галактики Млечный Путь и Туманность Андромеды? Насколько это страшно для цивилизации?

Наши галактики встретиться не должны. Высшие Силы этого не допустят. При гипотетической встрече может погибнуть множество миров.

- Планета Земля полая и заполнена газом или жидким газом? Или у нее металлическое ядро из твердого водорода?

Верно второе предположение.

Валерия Кольцова и Любовь Колосюк

НА ГЛАВНУЮ

Происхождение химических элементов во Вселенной

Создание химических элементов на Земле

Все знают периодическую таблицу химических элементов — таблицу Менделеева . Там элементов достаточно много и непрерывно физики трудятся над тем, чтобы создать всё более и более тяжёлые трансурановые элементы . Есть много интересного в ядерной физике, связанного с устойчивостью этих ядер. Есть всякие острова стабильности и люди, работающие на соответствующих ускорителях, пытаются создать химические элементы с очень большими атомными числами. Но все эти элементы живут очень недолго. То есть можно создать несколько ядер этого элемента , успеть что-то исследовать, доказать что вы его вправду синтезировали и открыли этот элемент . Получите право присвоить ему какое-то имя, может быть получите Нобелевскую премию. Но в природе этих химических элементов кажется нет, но на самом деле они могут в каких-то процессах возникать. Но совершенно в ничтожных количествах и за короткое время распадаются. Поэтому во Вселенной , в основном, мы видим элементы начиная с урана и легче.

Эволюция Вселенной

Но Вселенная наша эволюционирует. И вообще, как только вы пришли к идее какого-то глобального изменения, вы неизбежно приходите к мысли о том, что всё что вы видите вокруг, в том или ином смысле, становится бренным. И если, в смысле людей, зверей и вещей мы как-то с этим смирились, то сделать следующий шаг, иногда, кажется странным. Например, вода то она всегда вода или железо оно всегда железо?! Ответ нет, поскольку эволюционирует Вселенная в целом и когда-то, естественно, не было, например, земли и все её составные части были разбросаны по какой-нибудь туманности, из которой складывалась Солнечная система. Нужно идти ещё и ещё дальше назад и окажется, что когда-то не было, не только Менделеева и его периодической таблицы, но не было никаких элементов в неё входящих. Так как наша Вселенная родилась, пройдя через очень горячее, через очень плотное состояние. А когда горячо и плотно, всё сложные структуры разрушаются. И поэтому, в очень ранней истории Вселенной не существовало стабильно никаких, привычных для нас, веществ или даже элементарных частиц.

Происхождение лёгких химических элементов во Вселенной

Образование химического элемента — водорода

По мере того, как Вселенная расширялась , остывала и становилась менее плотной, появлялись какие-то частицы. Грубо говоря, каждой массе частицы, мы можем сопоставить энергию по формуле E=mc 2 . Каждой энергии мы можем сопоставить температуру и когда температура падает ниже этой критичной энергии, частица может становиться стабильной и может существовать.
Соответственно Вселенная расширяется , остывает и из таблицы Менделеева первым естественно появляется водород . Потому что это просто протон. То есть появились протоны, и мы можем сказать, что появился водород . В этом смысле Вселенная на 100% состоит из водорода, плюс тёмное вещество, плюс тёмная энергия, плюс многое излучения. Но из обычного вещества есть только водород . Появляются протоны , начинают появляться нейтроны . Нейтроны немножечко тяжелее протонов и это приводит к тому, что нейтронов появляется немножко меньше. Чтобы какие-то временные факторы в голове были, мы говорим ещё о первых долях секунды жизни Вселенной .

«Первые три минуты»
Появились протоны и нейтроны , вроде бы горячо и плотно. И с протона и нейтрона можно начать термоядерные реакции, как в недрах звёзд. Но на самом деле, ещё слишком горячо и плотно. Поэтому надо чуть-чуть подождать и где-то с первых секунд жизни Вселенной и до первых минут. Есть книжка Вайнберга известная, называется «Первые три минуты» и она посвящена вот этому этапу в жизни Вселенной .

Происхождение химического элемента — гелия

В первые минуты начинают идти термоядерные реакции, потому что вся Вселенная похожа на недра звезды и термоядерные реакции могут идти. Начинают образовываться изотопы водорода – дейтерий и соответственно тритий . Начинают образовываться более тяжелые химические элементы – гелий . А вот дальше двигаться трудно, потому что стабильных ядер с числом частиц 5 и 8 нет. И получается такая вот сложная затыка.
Представьте, что у вас комната усыпана детальками от лего и вам нужно бегать и собирать структуры. Но детальки разбегаются или комната расширяется, то есть, как-то всё движется. Вам трудно собирать детальки, да ещё вдобавок, например, вот две вы сложили, потом ещё две сложили. А вот приткнуть пятую не получается. И поэтому за эти первые минуты жизни Вселенной , в основном, успевает сформироваться только гелий , немножко лития , немножко дейтерия остаётся. Он просто сгорает в этих реакциях, превращается в тот же гелий .
Так, что в основном Вселенная оказывается, состоящей из водорода и гелия , спустя первые минуты своей жизни. Плюс совсем небольшое количество элементов немножко более тяжёлых. И как бы всё, на этом первоначальный этап формирования таблицы Менделеева закончился. И наступает пауза, пока не появятся первые звезды. В звёздах опять получается горячо и плотно. Создаются условия для продолжения термоядерного синтеза . И звёзды большую часть своей жизни, занимаются синтезом гелия из водорода . То есть всё равно игра с первыми двумя элементами. Поэтому из-за существования звёзд, водорода становится меньше, гелия становится больше. Но важно понимать, что по большей части, вещество во Вселенной находится не в звёздах. В основном обычное вещество разбросано по всей Вселенной в облаках горячего газа, в скоплениях галактик, в волокнах между скоплений. И этот газ может быть никогда не превратится в звёзды, то есть в этом смысле, Вселенная всё равно останется, в основном, состоящей из водорода и гелия . Если мы говорим об обычном веществе, но на фоне этого, на уровне процентов, количество лёгких химических элементов падает, а количество тяжёлых элементов растет.

Звёздный нуклеосинтез

И так после эпохи первоначального нуклеосинтеза , наступает эпоха звёздного нуклеосинтеза , который идёт и в наши дни. В звезде, в начале водород превращается в гелий . Если условия позволят, а условия это температура и плотность, то пойдут следующие реакции. Чем дальше мы продвигаемся по таблице Менделеева, тем труднее начинать эти реакции, тем более экстремальные условия нужны. Условия создаются в звезде сами по себе. Звезда сама на себя давит, ее гравитационная энергия уравновешивается с её внутренней энергией, связанной с давлением газа и изучением. Соответственно, чем тяжелее звезда, тем сильнее она себя сдавливает и получает более высокую температуру и плотность в центре. И там могут идти следующие атомные реакции .

Химическая эволюция звёзд и галактик

В Солнце после синтеза гелия , запустится следующая реакция, будет образовываться углерод и кислород . Дальше реакции не пойдут и Солнце превратится в кислородно-углеродный белый карлик . Но при этом внешние слои Солнца, уже обогащённые реакция синтеза, будут сброшены. Солнце превратится в планетарную туманность, внешние слои разлетятся. И по большей части, вот так сброшенное вещество, после того, как она перемешается с веществом межзвёздной среды, сможет войти в состав следующего поколения звёзд. Так что у звёзд есть такая вот эволюция. Есть химическая эволюция галактик , каждые следующие образующиеся звёзды, в среднем, содержат всё больше и больше тяжелых элементов. Поэтому самые первые звёзды, которые образовывались из чистого водорода и гелия , они, например, не могли иметь каменных планет. Потому что их не из чего было делать. Нужно было, чтобы прошел цикл эволюции первых звёзд и здесь важно, что быстрее всего эволюционируют массивные звёзды.

Происхождение тяжёлых химических элементов во Вселенной

Происхождение химического элемента — железа

Солнце и его полное время жизни почти 12 млрд лет. А массивные звезды живут несколько миллионов лет. Они доводят реакции до железа , и в конце своей жизни взрываются. При взрыве, кроме самого внутреннего ядра, всё вещество оказывается сброшено и поэтому наружу сбрасывается большое количество, естественно, и водорода , который остался не переработанным во внешних слоях. Но важно, что выбрасывается большое количество кислорода , кремния , магния , то есть уже достаточно тяжелых химических элементов , чуть-чуть не доходящих до железа и, родственных ему, никеля и кобальта . Очень выделенные элементы. Может быть, со школьных времен памятна такая картинка: номер химического элемента и выделение энергии при реакциях синтеза или распада и там получается такой максимум. И железо, никель, кобальт находятся на самой верхушке. Это означает, что распад тяжелых химических элементов выгоден до железа , синтез из лёгких тоже выгоден до железа. Дальше энергию нужно тратить. Соответственно мы двигаемся со стороны водорода, со стороны лёгких элементов и реакция термоядерного синтеза в звездах могут доходить до железа. Они должны идти с выделением энергии.
При взрыве массивной звезды, железо , в основном, не выбрасывается. Оно остается в центральном ядре и превращается в нейтронную звезду или чёрную дыру . Но выбрасываются химические элементы тяжелее железа . Железо выбрасывается при других взрывах. Взрываться могут белые карлики, то что остается, например, от Солнца. Сам по себе белый карлик очень стабильный объект. Но у него есть предельная масса, когда он эту устойчивость теряет. Начинается термоядерная реакция горения углерода .

Взрыв Сверхновой
И если обычная звезда, это очень стабильный объект. Вы её чуть-чуть нагрели в центре, она на это отреагирует, она расширится. Упадет температура в центре, и всё она себя отрегулирует. Как бы в её ни грели или ни охлаждали. А вот белый карлик так не умеет. Вы запустили реакцию, он хочет расшириться, а не может. Поэтому термоядерная реакция быстро охватывает весь белый карлик и он целиком взрывается. Получается взрыв Сверхновой типа 1А и это очень хорошая очень важная Сверхновая. Они позволили открыть . Но самое главное, что при этом взрыве карлик разрушается полностью и там синтезируется много железа . Всё желез о вокруг, все гвозди, гайки, топоры и все железо внутри нас, можно уколоть палец и посмотреть на него или попробовать на вкус. Так вот всё это железо взялось из белых карликов.

Происхождение тяжёлых химических элементов

Но есть ещё более тяжелые элементы. Где же синтезируется они? Долгое время считалось, что основное место синтеза более тяжелых элементов , это взрывы Сверхновых , связанных с массивными звёздами. Во время взрыва, то есть когда есть много лишней энергии, когда летают всякие лишние нейтроны , можно проводить реакции, которые энергетически невыгодны. Просто условия так сложились и в этом, разлетающемся веществе, могут идти реакции, синтезирующие достаточно тяжёлые химические элементы . И они действительно идут. Многие химические элементы , тяжелее железа, образуются именно таким способом.
Кроме того, даже не взрывающиеся звезды, на определенном этапе своей эволюции, когда они превратились в красных гигантов могут синтезировать тяжелые элементы . В них идут термоядерные реакции, в результате которых образуется немножко свободных нейтронов. Нейтрон , в этом смысле, очень хорошая частица, поскольку заряд у неё нет, она может легко проникать в атомное ядро. И проникнув в ядро, потом нейтрон может превратиться в протон . И соответственно элемент перепрыгнет на следующую клеточку в таблице Менделеева . Этот процесс довольно медленный. Он называется s-процесс , от слова slow-медленный. Но он достаточно эффективный и многие химические элементы синтезируются в красных гигантах именно способом. А в Сверхновых идет r- процесс , то есть быстрый. По сколько, действительно всё происходит за очень короткое время.
Недавно оказалось, что есть ещё одно хорошее место для r-процесса, несвязанное со взрывом Сверхновой . Есть ещё одно очень интересное явление — это слияние двух нейтронных звёзд. Звёзды очень любят рождаться парами, а массивные звезды рождаются, по большей части, парами. 80-90% массивных звезд рождаются в двойных системах. В результате эволюции, двойные могут разрушаться, но какие-то доходят до конца. И если у нас в системе было 2 массивных звезды, мы можем получить систему из двух нейтронных звёзд. После этого они будут сближаться за счет излучения гравитационных волн и в конце концов сольются.
Представьте, вы берите объект размером 20 км с массой полторы массы Солнца, и почти со скоростью света , роняете его на другой такой же объект. Даже по простой формуле кинетическая энергия равняется (mv 2)/2 . Если в качестве m вы подставить скажем 2 массы Солнца, в качестве v поставить треть скорости света , вы можете посчитать и получите совершенно фантастическую энергию . Она будет выделяться и в виде гравитационных волн, по всей видимости в установке LIGO уже видят такие события, но мы ещё об этом не знаем. Но при этом, поскольку сталкиваются реальные объекты, происходит действительно взрыв. Выделяется много энергии в гамма-диапазоне , в рентгеновском диапазоне. В общем-то всех диапазонах и часть этой энергии идет на синтез химических элементов .

Происхождение химического элемента — золота

Происхождение химического элемента золота
И современные расчёты, они наблюдениями окончательно подтверждены, показывают, что, например, золото рождается именно в таких реакциях. Такой экзотический процесс, как слияние двух нейтронных звёзд, действительно экзотический. Даже в такой большой системе, как наша Галактика , происходит где-то раз в 20-30 тысяч лет. Кажется довольно редко, тем не менее, хватает чтобы что-то насинтезировать. Ну или наоборот, можно сказать, что происходит так редко, и поэтому золото такое редкое и дорогое. И вообще видно, что многие химические элементы оказываются достаточно редкими, хотя они для нас часто важнее. Есть всякие редкоземельные металлы, которые используются в ваших смартфонах, а современный человек скорее обойдется без золота, чем без смартфона. Вот всех этих элементов мало, потому что они рождаются в каких-то редких астрофизических процессах. И по большей части все эти процессы, так или иначе, связаны со звездами, с их более или менее спокойной эволюцией, но с поздними стадиями, взрывами массивных звёзд, со взрывами белых карликов или состояниями нейтронных звёзд .

Что мы знаем о мироздании, каков космос? Вселенная – это трудно постижимый человеческим разумом безграничный мир, который кажется нереальным и нематериальным. На самом деле нас окружает материя, безграничная в пространстве и во времени, способная принимать различные формы. Чтобы попытаться понять истинные масштабы космического пространства, как устроена Вселенная, строение мироздания и процессы эволюции, нам потребуется переступить порог собственного мироощущения, взглянуть на окружающий нас мир под другим ракурсом, изнутри.

Образование Вселенной: первые шаги

Космос, который мы наблюдаем в телескопы, является только частью звездной Вселенной, так называемой Мегагалактикой. Параметры космологического горизонта Хаббла колоссальные – 15-20 млрд. световых лет. Эти данные приблизительны, так как в процессе эволюции Вселенная постоянно расширяется. Расширение Вселенной происходит путем распространения химических элементов и реликтового излучения. Структура Вселенной постоянно меняется. В пространстве возникают скопления галактик, объекты и тела Вселенной — это миллиарды звезд, формирующие элементы ближнего космоса — звездные системы с планетами и со спутниками.

А где начало? Как появилась Вселенная? Предположительно возраст Вселенной составляет 20 млрд. лет. Возможно, источником космической материи стало горячее и плотное протовещество, скопление которого в определенный момент взорвалось. Образовавшиеся в результате взрыва мельчайшие частицы разлетелись во все стороны, и продолжают удаляться от эпицентра в наше время. Теория Большого взрыва, которая сейчас доминирует в научных кругах, наиболее точно подходит под описания процесса образования Вселенной. Возникшее в результате космического катаклизма вещество представляло собой разнородную массу, состоящую из мельчайших неустойчивых частиц, которые сталкиваясь и разлетаясь, стали взаимодействовать друг с другом.

Большой взрыв – теория возникновения Вселенной, объясняющая ее образование. Согласно этой теории изначально существовало некоторое количество вещества, которое в результате определенных процессов взорвалось с колоссальной силой, разбросав в окружающее пространство массу матери.

Спустя некоторое время, по космическим меркам — мгновение, по земному летоисчислению — миллионы лет, наступил этап материализации пространства. Из чего состоит Вселенная? Рассеянное вещество стало концентрироваться в сгустки, большие и малые, на месте которых впоследствии стали возникать первые элементы Вселенной, огромные газовые массивы — ясли будущих звезд. В большинстве случаев процесс формирования материальных объектов во Вселенной объясняется законами физики и термодинамики, однако существует ряд моментов, которые пока не поддаются объяснению. К примеру, почему в одной части пространства расширяющееся вещество концентрируется больше, тогда как в другой части мироздания материя сильно разрежена. Ответы на эти вопросы можно будет получить только тогда, когда станет понятен механизм образования космических объектов, больших и малых.

Сейчас же процесс образования Вселенной объясняется действием законов Вселенной. Гравитационная нестабильность и энергия в разных участках запустили процессы формирования протозвезд, которые в свою очередь под воздействием центробежных сил и гравитации образовали галактики. Другими словами, в то время как материя продолжала и продолжает расширяться, под воздействием сил тяготения начались процессы сжатия. Частицы газовых облаков стали концентрироваться вокруг мнимого центра, образуя в итоге новое уплотнение. Строительным материалом в этой гигантской стройке является молекулярный водород и гелий.

Химические элементы Вселенной — первичный строительный материал, из которого шло впоследствии формирование объектов Вселенной

Дальше начинает действовать закон термодинамики, приводятся в действие процессы распада и ионизации. Молекулы водорода и гелия распадаются на атомы, из которых под действием сил гравитации формируется ядро протозвезды. Эти процессы являются законами Вселенной и приняли форму цепной реакции, происходят во всех далеких уголках Вселенной, заполнив мироздание миллиардами, сотнями миллиардов звезд.

Эволюция Вселенной: основные моменты

На сегодняшний день в научных кругах бытует гипотеза о цикличности состояний, из которых соткана история Вселенной. Возникнув в результате взрыва протовещества скопления газа, стали яслями для звезд, которые в свою очередь сформировали многочисленные галактики. Однако достигнув определенной фазы, материя во Вселенной начинает стремиться к своему изначальному, концентрированному состоянию, т.е. за взрывом и последующим расширением вещества в пространстве следует сжатие и возврат к сверхплотному состоянию, к исходной точке. Впоследствии все повторяется, за рождением следует финал и так на протяжении многих миллиардов лет, до бесконечности.

Начало и конец мироздания в соответствии с цикличностью эволюции Вселенной

Однако опустив тему образования Вселенной, которая остается открытым вопросом, следует перейти к строению мироздания. Еще в 30-е годы XX века стало ясно, что космическое пространство поделено на районы – галактики, которые являются огромными образованиями, каждое со своим звездным населением. При этом галактики не являются статическими объектами. Скорость разлета галактик от мнимого центра Вселенной постоянно меняется, о чем свидетельствует сближение одних и удаление других друг от друга.

Все перечисленные процессы с точки зрения продолжительности земной жизни длятся очень медленно. С точки зрения науки и этих гипотез — все эволюционные процессы происходят стремительно. Условно эволюцию Вселенной можно разделить на четыре этапа – эры:

• адронная эра;
• лептонная эра;
• фотонная эра;
• звездная эра.

Космическая шкала времени и эволюции Вселенной, в соответствии с которой можно объяснить появление космических объектов

На первом этапе все вещество было сконцентрировано в одной большой ядерной капле, состоящей из частиц и античастиц, объединенных в группы – адроны (протоны и нейтроны). Соотношение частиц и античастиц составляет примерно 1:1,1. Далее наступает процесс аннигиляции частиц и античастиц. Оставшиеся протоны и нейтроны являются тем строительным материалом, из которого формируется Вселенная. Продолжительность адронной эры ничтожна, всего 0,0001 секунды — период взрывной реакции.

Далее, спустя 100 секунд, начинается процесс синтеза элементов. При температуре миллиард градусов в процессе ядерного синтеза образуются молекулы водорода и гелия. Все это время вещество продолжает расширяться в пространстве.

С этого момента начинается длительный, от 300 тыс. до 700 тыс. лет, этап рекомбинации ядер и электронов, формирующих атомы водорода и гелия. При этом наблюдается снижение температуры вещества, падает интенсивность излучения. Вселенная становится прозрачной. Образовавшийся в колоссальных количествах водород и гелий под действием сил гравитации превращает первичную Вселенную в гигантскую строительную площадку. Через миллионы лет начинается звездная эра – представляющая собой процесс образования протозвезд и первых протогалактик.

Такое деление эволюции на этапы вписывается в модель горячей Вселенной, которая объясняет многие процессы. Истинные причины Большого взрыва, механизм расширения материи остаются необъяснимыми.

Строение и структура Вселенной

С образования водородного газа начинается звездная эра эволюции Вселенной. Водород под действием гравитации скапливается в огромные скопления, сгустки. Масса и плотность таких скоплений колоссальны, в сотни тысяч раз превышают массу самой сформировавшейся галактики. Неравномерное распределение водорода, наблюдавшееся на начальной стадии формирования мироздания, объясняет различия в размерах образовавшихся галактик. Там, где должно было существовать максимальное скопление водородного газа, образовались мегагалактики. Где концентрация водорода была незначительной, появились галактики меньших размеров, подобные нашему звездному дому — Млечному Пути.

Версия, в соответствии с которой Вселенная представляет собой точку начала-конца, вокруг которой вращаются галактики на разных этапах развития

С этого момента Вселенная получает первые образования с четкими границами и физическими параметрами. Это уже не туманности, скопления звездного газа и космической пыли (продукты взрыва), протоскопления звездной материи. Это звездные страны, площадь которых огромна с точки зрения человеческого разума. Вселенная становится полна интересных космических феноменов.

С точки зрения научных обоснований и современной модели Вселенной, сначала формировались галактики в результате действия гравитационных сил. Происходило превращение материи в колоссальный вселенский водоворот. Центростремительные процессы обеспечили последующую фрагментацию газовых облаков в скопления, которые стали местом рождения первых звезд. Протогалактики с быстрым периодом вращения превратились со временем в спиральные галактики. Там, где вращение было медленным, и в основном наблюдался процесс сжатия вещества, образовались неправильные галактик, чаще эллиптические. На этом фоне во Вселенной происходили более грандиозные процессы — формирование сверхскоплений галактик, которые тесно соприкасаются своими краями друг с другом.

Сверхскопления — это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений

С этого момента стало ясно, что Вселенная представляет собой огромную карту, где континентами являются скопления галактик, а странами — мегагалактики и галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад. Каждое из образований состоит из скопления звезд, туманностей, скоплений межзвездного газа и пыли. Однако все это население составляет лишь 1% от общего объема вселенских образований. Основную массу и объем галактик занимает темная материя, природу которой выяснить не представляется возможным.

Разнообразие Вселенной: классы галактик

Стараниями американского ученого астрофизика Эдвина Хаббла мы теперь имеем границы Вселенной и четкую классификацию галактик, населяющих ее. В основу классификации легли особенности структуры этих гигантских образований. Почему галактики имеют разную форму? Ответ на этот и многие другие вопросы дает классификация Хаббла, в соответствии с которой Вселенная состоит из галактик следующих классов:

• спиральные;
• эллиптические;
• иррегулярные галактики.

К первым относятся наиболее распространенные образования, которыми заполнено мироздание. Характерными чертами спиральных галактик является наличие четко выраженной спирали, которая вращается вокруг яркого ядра либо стремится к галактической перемычке. Спиральные галактики с ядром обозначаются символами S, тогда как у объектов с центральной перемычкой обозначение уже SB. К этому классу относится и наша галактика Млечный Путь , в центре которой ядро разделено светящейся перемычкой.

Типичная спиральная галактика. В центре отчетливо видны ядро с перемычкой от концов которой исходят спиральные рукава.

Подобные образования разбросаны по Вселенной. Ближайшая к нам спиральная галактика Андромеда — гигант, который стремительно сближается с Млечным Путем. Наибольшей из известных нам представительниц этого класса является гигантская галактика NGC 6872. Диаметр галактического диска этого монстра составляет примерно 522 тысячи световых лет. Находится этот объект на расстоянии от нашей галактики в 212 млн. световых лет.

Следующим, распространенным классом галактических образований являются эллиптические галактики. Их обозначение в соответствии с классификацией Хаббла буква Е (elliptical). По форме эти образования эллипсоиды. Несмотря на то, что подобных объектов во Вселенной достаточно много, эллиптические галактики не отличатся выразительностью. Состоят они в основном из гладких эллипсов, которые наполнены звездными скоплениями. В отличие от галактических спиралей, эллипсы не содержат скоплений межзвездного газа и космической пыли, которые являются основными оптическими эффектами визуализации подобных объектов.

Типичный представитель этого класса, известный на сегодняшний день — эллиптическая кольцевая туманность в созвездии Лиры. Этот объект расположен от Земли на расстоянии 2100 световых лет.

Вид эллиптической галактики Центавр А в телескоп CFHT

Последний класс галактических объектов, которыми населена Вселенная — иррегулярные или неправильные галактики. Обозначение по классификации Хаббла – латинский символ I. Основная черта – это неправильная форма. Другими словами у подобных объектов нет четких симметричных форм и характерного рисунка. По своей форме такая галактика напоминает картину вселенского хаоса, где звездные скопления чередуются с облаками газа и космической пыли. В масштабах Вселенной иррегулярные галактики — явление частое.

В свою очередь неправильные галактики делятся на два подтипа:

• иррегулярные галактики I подтипа имеют сложную неправильной формы структуру, высокую плотную поверхность, отличающуюся яркостью. Нередко такая хаотическая форма неправильных галактик является следствием разрушившихся спиралей. Типичный пример подобной галактики — Большое и Малое Магелланово Облако;
• иррегулярные, неправильные галактики II подтипа имеют низкую поверхность, хаотическую форму и не отличаются высокой яркостью. Вследствие снижения яркости, подобные образования трудно обнаружить на просторах Вселенной.

Большое Магелланово Облако является самой ближайшей к нам неправильной галактикой. Оба образования в свою очередь являются спутниками Млечного Пути и могут быть в скором времени(через 1-2 млрд. лет) поглощены более крупным объектом.

Неправильная галактика Большое Магелланово облако — спутник нашей галактики Млечный Путь

Несмотря на то, что Эдвин Хаббл достаточно точно расставил галактики по классам, данная классификация не является идеальной. Больше результатов мы могли бы достичь, включи в процесс познания Вселенной теорию относительности Эйнштейна. Вселенная представлена богатством разнообразных форм и структур, каждая из которых имеет свои характерные свойства и особенности. Недавно астрономы сумели обнаружить новые галактические образования, которые по описанию являются промежуточными объектами, между спиральными и эллиптическими галактиками.

Млечный Путь — самая известная нам часть Вселенной

Две спиральные ветви, симметрично расположенные вокруг центра, составляют основное тело галактики. Спирали в свою очередь состоят из рукавов, которые плавно перетекают друг в друга. На стыке рукавов Стрельца и Лебедя расположилось наше Солнце, находящееся от центра галактики Млечный Путь на расстоянии 2,62·10¹⁷км. Спирали и рукава спиральных галактик – это скопления звезд, плотность которых увеличивается по мере приближения к галактическому центру. Остальную массу и объем галактических спиралей составляет темная материя, и только малая часть приходится на межзвездный газ и космическую пыль.

Положение Солнца в рукавах Млечного Пути, место нашей галактики во Вселенной

Толщина спиралей составляет примерно 2 тыс. световых лет. Весь это слоеный пирог находится в постоянном движении, вращаясь с огромной скоростью 200-300 км/с. Чем ближе к центру галактики, тем выше скорость вращения. Солнцу и нашей Солнечной системе потребуется 250 млн. лет, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Млечного Пути.

Наша галактика состоит из триллиона звезд, больших и малых, сверхтяжелых и средней величины. Самое плотное скопление звезд Млечного Пути — рукав Стрельца. Именно в этой области наблюдается максимальная яркость нашей галактики. Противоположная часть галактического круга наоборот, менее яркая и плохо различима при визуальном наблюдении.

Центральная часть Млечного Пути представлена ядром, размеры которого предположительно составляют 1000-2000 парсек. В этой самой яркой области галактики сосредоточено максимальное количество звезд, которые имеют различные классы, свои пути развития и эволюции. В основном это старые сверхтяжелые звезды, находящиеся на финальной стадии Главной последовательности. Подтверждением наличия стареющего центра галактики Млечный Путь является наличие в этой области большого числа нейтронных звезд и черные дыры. Действительно – центр спирального диска любой спиральной галактики — сверхмассивная черная дыра, которая словно гигантский пылесос всасывает в себя небесные объекты и реальную материю.

Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центральной части Млечного Пути – место гибели всех галактических объектов

Что касается звездных скоплений, то ученым сегодня удалось классифицировать два вида скоплений: шарообразные и рассеянные. Помимо звездных скоплений спирали и рукава Млечного Пути, как и любой другой спиральной галактики, состоят из рассеянной материи и темной энергии. Являясь последствием Большого взрыва, материя пребывает в сильно разреженном состоянии, которое представлено разреженным межзвездным газом и частицами пыли. Видимая часть материи представляет собой туманности, которые в свою очередь делятся на два типа: планетарные и диффузные туманности. Видимая часть спектра туманностей объясняется преломлением света звезд, которые излучают свет внутри спирали по всем направлениями.

В этом космическом супе и существует наша Солнечная система. Нет, мы не единственные в этом огромном мире. Как и у Солнца , многие звезды имеют свои планетарные системы. Весь вопрос в том, как обнаружить далекие планеты, если расстояния даже в пределах нашей галактики превышают продолжительность существования любой разумной цивилизации. Время во Вселенной измеряется другими критериями. Планеты со своими спутниками, самые мелкие объекты во Вселенной. Количество подобных объектов не поддается исчислению. Каждая из тех звезд, которые находятся в видимом диапазоне, могут иметь собственные звездные системы. В наших силах увидеть только самые ближайшие к нам существующие планеты. Что происходит по соседству, какие миры существуют в других рукавах Млечного Пути и какие планеты существуют в других галактиках, остается загадкой.

Kepler-16 b - экзопланета у двойной звезды Kepler-16 в созвездии Лебедь

Заключение

Имея только поверхностное представление о том, как появилась и как эволюционирует Вселенная, человек сделал лишь маленький шаг на пути постижения и осмысливания масштабов мироздания. Грандиозные размеры и масштабы, с которыми ученым приходится сегодня иметь дело, говорят о том, что человеческая цивилизация — лишь мгновение в этом пучке материи, пространства и времени.

Модель Вселенной в соответствии с понятием присутствия материи в пространстве с учетом времени

Изучение Вселенной идет от Коперника и до наших дней. Сначала ученые отталкивались от гелиоцентрической модели. На деле оказалось, что космос не имеет реального центра и все вращение, движение и перемещение происходит по законам Вселенной. Несмотря на то, что существует научное объяснение происходящим процессам, вселенские объекты распределены на классы, виды и типы, ни одно тело в космосе не похоже на другое. Размеры небесных тел примерны, так же как и их масса. Расположение галактик, звезд и планет условно. Все дело в том, что во Вселенной нет системы координат. Наблюдая за космосом, мы делаем проекцию на весь видимый горизонт, считая нашу Землю нулевой точкой отсчета. На самом деле мы только микроскопическая частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах Вселенной.

Вселенная – это субстанция, в которой все объекты существуют в тесной привязке к пространству и времени

Аналогично привязки к размерам, следует рассматривать время во Вселенной, как главную составляющую. Зарождение и возраст космических объектов позволяет составить картину рождения мира, выделить этапы эволюции мироздания. Система, с которой мы имеем дело, тесно связана временными рамками. Все процессы, протекающие в космосе, имеют циклы — начало, формирование, трансформацию и финал, сопровождающийся гибелью материального объекта и перехода материи в другое состояние.

Космология - это наука о Вселенной в целом, и таким образом, предметом частной науки космологии является вся Вселенная. Космология рассматривает наиболее общие закономерности развития, наиболее общие эпохи в истории Вселенной. Общий возраст нашей Вселенной оценивается в ~15-20 млрд лет. Термин "ранняя Вселенная" родился сравнительно недавно и как всякий новорожденный термин является неустоявшимся. Различные специалисты именуют этим термином разные эпохи развития нашей Вселенной. Так, еще 15-20 лет назад, говоря о ранней Вселенной, космологи имели в виду эпоху, соответствующую возрасту от ~300 тысяч лет до 1 млрд лет от начала ее истории.

Сейчас, когда говорят о ранней Вселенной, обычно подразумевают эпоху, соответствующую возрасту от ~10 - 43 секунды до 3 минут от начала истории. Это наиболее интересная часть истории Вселенной. В этот период эволюции Вселенной сформировались многие ее свойства, которые сейчас проявляются в виде хаббловского расширения , крупномасштабной структуры Вселенной и даже в виде физических законов, действующих в нашей части Вселенной. Краткому описанию основных этапов в развитии нашей Вселенной посвящена эта статья.

Эпохи во время эволюции Вселенной можно характеризовать указанием времени этой эпохи относительно момента Большого Взрыва , однако более удобно характеризовать их соответствующим значением красного смещения z - так в астрономии называют смещение линий в спектрах далеких галактик (при удалении объекта от наблюдателя его спектральные линии смещены в красное крыло спектра относительно лабораторной системы отсчета). Чтобы понять физический смысл красного смещения, предположим, что импульс излучения (фотон) проходит мимо последовательного ряда наблюдателей, каждый из которых соответствует определенному этапу состояния вещества в расширяющейся Вселенной. Скорость фотона постоянна, но из-за эффекта Доплера частота излучения фотона для каждого из наблюдателей уменьшается со временем. Если λ н и λ и - длины распространяющейся волны в месте наблюдения и месте излучения соответственно, то смещение спектральных линий не слишком далекой (в космологическом смысле) галактики определяется равенством 1+z =λ н /λ и. Таково историческое определение понятия красного смещения. Точное определение красного смещения через геометрические характеристики Вселенной - это 1+z =a н /a и, где a н и a и - значения масштабного фактора (см. ниже) соответственно в момент наблюдения и в момент излучения. Значение красного смещения для рассматриваемых здесь эпох меняется от ~10 32 до ~10 8 . Основные эпохи ранней Вселенной приведены в табл. 1.

2. Рождение Вселенной

W ∝ exp[-(18/16)π 2 m pl 2 /H 2 ].

Здесь планковская масса m pl ≈10 - 5 г, множители перед экспонентой опущены. Таким образом, вероятность рождения мира с большим значением радиуса кривизны, H - 1 ≫m pl - 1 , мала (единицы измерений выбраны так, чтобы размерности H и m pl были одинаковы), наиболее вероятно рождение мира с радиусом кривизны порядка планковского (H - 1 ~m pl - 1).Процесс расширения Вселенной принято описывать с помощью масштабного фактора a (t ), который характеризует изменение со временем расстояний между космологическими объектами.

На рис. 1 схематически представлена зависимость масштабного фактора a от времени t . Слева от оси ординат (при t 3. Расширяющаяся Вселенная После рождения Вселенной из "ничего" можно пользоваться неквантовыми уравнениями общей теории относительности (ОТО) для описания эволюции масштабного фактора. Уравнения ОТО однозначно предсказывают закон расширения Вселенной , если известны плотность энергии αc 2 и давление p вещества (в однородной и изотропной модели). Плотность энергии часто выражают с помощью параметра Ω=ρ/ρ кр, а давление - через уравнение состояния p (ρ). Здесь ρ кр - критическая плотность Вселенной , выражаемая через параметр Хаббла H : ρ кр =3H 2 /(8πG ).В общей теории относительности основной функцией является метрика или пространственно-временной интервал между двумя событиями. В космологии же основной функцией является масштабный фактор a (t ), который определяет также и метрику пространства-времени и имеет размерность длины. Функция a (t ) определяется из совместного решения уравнений Фридмана и уравнения состояния вещества во Вселенной (то есть зависимостью давления вещества от плотности).Физический смысл уравнений Фридмана ясен из следующего примера. Если мысленно в однородной и изотропной расширяющейся Вселенной описать окружность радиуса a вокруг некоторой точки, то первое уравнение Фридмана представляет собой уравнение сохранения энергии при расширении этой элементарной сферы. Удельная кинетическая энергия такой сферы

1/2[da /dt ] 2 =v 2 /2,

А удельная потенциальная энергия есть -4πG ρa 2 /3. Сумма этих энергий есть величина постоянная. Второе уравнение Фридмана представляет собой уравнение Ньютона в релятивистском случае: d 2 a /dt 2 =g , где g - сила тяжести. При вычислении массы этой элементарной сферы учитывается вклад давления в массу, что является спецификой ОТО:

M =4/3πa 3 [ρ+3p /c 2 ].

Закон расширения Вселенной зависит также от уравнения состояния вещества.В космологии различают три основных уравнения состояния . Это пылеподобное уравнение состояния (p =0), радиационно-доминированное уравнение состояния (p =ρc 2 /3) и уравнение состояния фальшивого вакуума (p =-ρc 2), или инфляционное. Для современной Вселенной, которую описывают пылеподобным уравнением состояния, зависимость масштабного фактора от времени имеет вид a (t )∝t 2/3 . В ранней Вселенной для масштабного фактора характерно другое поведение. Через 10 - 42 секунды после рождения классического пространства-времени во Вселенной начинается инфляционная стадия. Она характеризуется предельно сильным отрицательным давлением p =-ρc 2 (состояние фальшивого вакуума), при котором меняются сами законы обычной гравитационной физики. Вещество в этом состоянии не источник притяжения, а источник отталкивания.Отрицательное давление имеет простой физический смысл - это силы натяжения. Если обычное положительное давление препятствует сжатию вещества, то отрицательное давление препятствует растяжению вещества. Тем не менее в лабораторных условиях такое уравнение состояния не встречается: при таком уравнении развивается очень большое (релятивистское) отрицательное давление, которое действует независимо от направления (паскалево давление). Натяжения в обычном твердом теле (например, в резине) являются непаскалевыми, они возникают только в одном направлении. В случае уравнения состояния p =-ρc 2 плотность не зависит от времени и масштабного фактора, то есть во время инфляционной стадии при расширении Вселенной плотность среды не меняется, ρ=const. В обычной физике только у вакуума плотность не меняется при расширении, поэтому такое состояние иногда называют состоянием фальшивого вакуума.При подстановке в уравнение массы выбранной пробной сферы отрицательного давления фальшивого вакуума p =-ρc 2 получается отрицательная масса. Это означает, что притяжение, имеющее место при обычных уравнениях состояния (p =0, p =ρc 2 /3), меняется на отталкивание. Уравнение эволюции масштабного фактора принимает вид

d 2 a /dt 2 =8πG /3·ρa .

Поскольку ρ=const, то решение уравнения представляет собой сумму двух членов:

a (t )=a 1 e H (t - t i ) + a 2 e - H (t - t i ) ,

Где H 2 =8πG ρ/3. Масштабный фактор растет со временем экспоненциально: a (t )∝e H t , так как второе слагаемое a 2 e - H (t - t i ) быстро убывает со временем и не дает никакого значимого вклада в общее движение уже через промежуток времени H δt ≈ 10. Это свойство приводит к тому, что во время инфляционной стадии объем Вселенной увеличивается на много порядков (в некоторых моделях даже на порядки порядков, скажем в 10 1000), так что вся Вселенная оказывается в одной причинно-связанной области, уравниваются кинетическая энергия расширения Вселенной и ее потенциальная энергия. Во время этой стадии возникают физические условия, которые позже приводят к расширению Вселенной по закону Хаббла .Пусть две частицы находятся на расстоянии r друг от друга в начале инфляционной стадии t =t i . Расстояние между ними изменяется согласно выражению

l (t )=a (t )/a (t i ) ,

А скорость меняется как первая производная от расстояния:

v (t )=[Ha 1 e H (t - t i ) + Ha 2 e - H (t - t i ) ]/a (t i )·r .

После достаточно длительного времени (H δt ≫1) вторым членом в числителе можно пренебречь и уравнение для взаимной скорости двух частиц будет выглядеть как v (t )=Hl (t ), то есть скорость изменения расстояния будет равна самому расстоянию, умноженному на постоянный (это важно!) коэффициент. Точно такой же закон описывает рост денежной массы в период инфляции. Именно поэтому автор данной теории американский космолог А. Гус назвал эту стадию развития Вселенной инфляционной стадией . На инфляционной стадии H =const, после ее окончания H начинает меняться со временем, но закон расширения уже не меняется. Гравитационные силы отталкивания в инфляционный период разгоняют частицы, а дальше они движутся по инерции. Так формируется хаббловский закон расширения.Необходимо четко представлять разницу между причиной взрыва в бомбе и Большим Взрывом во Вселенной. В бомбе сила, ответственная за разлет частиц, вызвана градиентом давления внутри взрывчатого вещества. Во Вселенной с уравнением состояния p =-ρc 2 вещество распределено однородно и градиентов давления нет. Из-за большой величины отрицательного давления меняется знак источника гравитационного поля ρc 2 +3p и возникает эффективная антигравитация, то есть разлетание вещества. Таким образом, толчком к расширению мира, к формированию хаббловского закона расширения, к установлению причинной связи во Вселенной на больших расстояниях, а также к выравниванию кинетической энергии расширения и потенциальной энергии поля послужила эффективная антигравитация, вызванная отрицательным давлением, которое, как полагают, существовало в ранней Вселенной.Во время стадии инфляции имел место еще один важный процесс: это рождение из вакуумных квантовых флуктуаций скалярного поля малых возмущений плотности, а из квантовых флуктуаций метрики - гравитационных волн. Материя с уравнением состояния p =-ρc 2 является неустойчивой относительно малых возмущений. Квадрат скорости звука в таком веществе - величина отрицательная, поэтому эволюция малого возмущения, описываемая экспонентой с мнимым декрементом, оказывается экспоненциально растущей или экспоненциально затухающей величиной. Экспоненциальный рост возмущения разрушает вещество с отрицательным давлением и прекращает инфляцию. Однако поскольку в разных местах пространства затравочные возмущения имели разную амплитуду и, следовательно, росли разное время до критического значения, то и инфляция в разных местах пространства прекращается в разное время. Переход от стадии расширения, когда масштабный фактор меняется по экспоненциальному закону (эпоха инфляции), на фридмановскую стадию расширения, когда масштабный фактор меняется по степенному закону, происходит неодновременно. Это вызывает флуктуации метрики вида h ~H δt (r ), где δt (r ) - запаздывание, зависящее от точки пространства, а H - параметр Хаббла в эпоху инфляции.Вакуумные квантовые флуктуации, которые обычно проявляются только в микроскопических масштабах, в экспоненциально расширяющейся Вселенной быстро увеличивают свою длину и амплитуду и становятся космологически значимыми. Таким образом, возникшие впоследствии скопления галактик и сами галактики являются макроскопическими проявлениями квантовых флуктуаций на ранних этапах развития Вселенной.Спектр первичных возмущений метрики можно построить, исследуя анизотропию реликтового излучения . Фотоны, двигаясь в переменном гравитационном поле, изменяют свою частоту и, следовательно, температуру. Поэтому температура реликтового излучения различна в разных направлениях на небе. Угловой спектр температурных флуктуаций реликтового излучения однозначно связан со спектром возмущений гравитационного поля. По наблюдениям анизотропии реликтового излучения можно восстановить спектр первичных возмущений. По спектру первичных возмущений вещества и спектру гравитационных волн можно восстановить законы физики на стадии инфляции, то есть в области энергий 10 16 ГэВ. Сейчас, в результате космических экспериментов РЕЛИКТ и COBE (COsmic Background Explorer) и наземных экспериментов TENERIFE, SASKATOON и САТ, угловой спектр анизотропии реликтового излучения измерен в интервале углов от 90° до 30′. На рис. 2 приведены теоретические спектры угловых флуктуаций реликтового излучения, сформированные скалярными возмущениями (то есть флуктуациями плотности) и гравитационными волнами. Измеренные значения близки к вычисленным, что подтверждает справедливость теоретических построений.

Очень важным следствием этих экспериментов является возможность сделать некоторые выводы о физических взаимодействиях в энергетическом диапазоне 10 16 ГэВ. Можно сказать, что теория инфляционной Вселенной получила первое экспериментальное подтверждение. Выводы из этих измерений - это также первые экспериментальные данные, относящиеся к поведению взаимодействий в области энергий 10 16 ГэВ. Здесь уместны несколько слов об общечеловеческом значении этих данных. Первые физические опытные данные человечества относились к масштабу энергий ~1 эВ на молекулу, то есть к горению веток, дров и каменного угля. Овладение огнем позволило нашим предкам стать homo sapiens. Вначале экспериментально-физическое, а затем и технологическое овладение масштабом энергий от ~100 кэВ до ~1 МэВ возвестило начало ядерного и термоядерного века. Это перемещение "всего" только в миллион раз по шкале энергий! Что же тогда сулят человечеству экспериментальные знания при перемещении в десятки миллиардов миллиардов раз, от 1 МэВ до 10 16 ГэВ!

4. Стадия бариосинтеза

[n p -n p ~ ]/n γ ∝10 - 9 .

Такое несоответствие эксперимента и теории ставит проблему асимметрии вещества и антивещества во Вселенной. Чаще ее называют проблемой , имея в виду, что во Вселенной присутствуют барионы (протоны и нейтроны) и практически полностью отсутствуют антибарионы (антипротоны и антинейтроны). Некоторое количество антипротонов регистрируется в космических лучах, однако их доля мала и они имеют не космологическое происхождение.Наиболее известными из барионов являются протоны и нейтроны, они же являются самыми стабильными частицами. Время распада протона превышает 10 32 лет, а время распада нейтрона около 20 мин. Имеется еще несколько короткоживущих барионов. Для всех этих частиц эксперименты показывают сохранение полного числа барионов во всех процессах взаимодействия. Например, если распадается нейтрон, то в результате взаимодействия появляется другой барион - протон: n →p +e + +ν ~ ; если в результате реакции рождается дополнительный протон, то этот процесс обязательно сопровождается рождением какого-либо антибариона, например антипротона p ~ :

π + +p →p +p ~ +π + .

Для описания этого экспериментального факта введено понятие сохранения барионного заряда по аналогии с сохранением электрического заряда. Самым ярким свидетельством в пользу сохранения барионного заряда является наблюдаемая стабильность протона, а самый яркий и единственный экспериментальный факт, опровергающий эту идею, - наличие вещества в современной Вселенной. Противоречие удается разрешить в рамках моделей Великого объединения (см. статью И.Л. Бухбиндера ), описывающих единым образом три вида фундаментальных взаимодействий: сильное (ядерное), слабое (с участием нейтрино) и электромагнитное, которые предсказывают несохранение барионного заряда при сверхвысоких энергиях от ~10 15 ГэВ и выше. Точнее, эти теории утверждают, что существуют частицы, названные X - и Y -лептокварками, обладающие свойствами как барионов, так и лептонов. Они взаимодействуют с кварками q и лептонами l следующим образом: q +q ↔X ↔q ~ +l ~ . Здесь символы q ~ и l ~ обозначают соответственно антикварк и антилептон. В этой цепочке реакций барионный заряд не сохраняется, так как барионный заряд кварка b =1/3, барионный заряд антикварка соответственно -1/3 , то есть в реакции такого типа барионный заряд уничтожается, Δb =-1.

С помощью гипотетических лептокварков удается объяснить высокую стабильность протонов, иными словами, наблюдаемое в экспериментах сохранение барионного заряда. Распад протона в этих моделях происходит по схеме, изображенной на рис. 3. Согласно теории элементарных частиц протон представляет собой систему из трех кварков (u,u,d ). Из моделей Великого объединения следует, что существует взаимодействие, переводящее два кварка u , d в сверхтяжелую частицу X . Однако процесс рождения частицы X является виртуальным, то есть реальная частица не рождается, поскольку масса X значительно больше массы протона и при рождении реальной частицы с массой m x нарушился бы закон сохранения энергии. В результате виртуальный X -лептокварк распадается на лептон (им может быть позитрон или мюон) и кварк u ~ , который в результате взаимодействия с третьим кварком u , составлявшим протон, образует, к примеру, π 0 - или K -мезон. Необходимость допустить при распаде протона промежуточное существование сверхмассивной частицы X приводит к тому, что вероятность данной реакции в единицу времени крайне низкая, Γ≈e 4 (m p /m X ) 4 m p из-за высокой массы X -лептокварка. Иными словами, при распаде протона в моделях Великого объединения барионный заряд на самом деле может меняться, но, чтобы зарегистрировать хотя бы одно событие распада единичного протона, потребовалось бы ждать не менее 10 32 лет. Уменьшить время ожидания, например, до одного года тоже можно, но в этом случае придется одновременно следить уже не за одним протоном, а за 100 тоннами водорода. Однако при столкновении двух протонов вероятность их распада растет пропорционально квадрату энергии в системе центра масс протонов, и, когда энергия частиц превышает ~10 15 ГэВ, распады протонов весьма интенсивны. Такие энергии были характерны для плазмы в ранней Вселенной в промежутке времени от ~10 - 42 до ~10 - 36 секунды после Большого Взрыва. Механизм бариосинтеза имеет много общего с обычными химическими реакциями, поэтому его называют горячим бариосинтезом, а эпоху генерирования избытка вещества над антивеществом - стадией бариосинтеза. Существует несколько альтернативных механизмов образования барионного избытка. Один из таких механизмов, который работает при значительно более низких температурах (когда энергия частиц падает до 10 ТэВ), носит название холодного бариогенеза.Среди других механизмов образования барионного заряда заслуживает упоминания механизм, связанный с испарением первичных черных дыр (подробнее см. статью Д.А. Киржница "Горячие черные дыры" в этом томе) . Этот процесс также ведет к образованию избытка вещества над антивеществом.

5. Нуклеосинтез

Из сравнения расчетов с наблюдаемым обилием элементов следует, что плотность барионов Ω b =0,05±0,03. Предсказание количества водорода (H ≈75 %), гелия (4 He≈25 %), а также остальных легких элементов, достаточно хорошо согласующееся с наблюдениями, является основным результатом теории нуклеосинтеза, а предсказание плотности барионов во Вселенной - основным побочным продуктом этой теории. Стадия нуклеосинтеза является заключительной стадией, которая относится к ранней Вселенной. Она заканчивается через 3 минуты после Большого Взрыва. Эпохи в жизни нашей Вселенной, следующие за эпохой нуклеосинтеза , представляют интерес уже с точки зрения космологии современной Вселенной.

6. Заключение

Литература

1. Космология . Физика космоса. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1986, с. 90.
2. Вайнберг С. Первые три минуты. М.: Энергоиздат, 1981.
3. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: МГУ, 1988.
4. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М.: Наука, 1975.
5. Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. М.: Наука, 1988.

Величие и многообразие окружающего мира способно поразить любое воображение. Все объекты и предметы, окружающие человека, другие люди, различные виды растений и животных, частицы, которые можно увидеть только с помощью микроскопа, а также непостижимые звездные скопления: все они объединены понятием «Вселенная».

Теории возникновения Вселенной разрабатывались человеком издавна. Несмотря на отсутствие даже начального понятия о религии или науке, в пытливых умах древних людей возникали вопросы о принципах мироустройства и о том, каково положение человека в том пространстве, которое его окружает. Сколько существует теорий возникновения Вселенной сегодня, сложно и сосчитать, некоторые из них изучаются передовыми учеными с мировыми именами, другие - откровенно фантастические.

Космология и ее предмет

Современная космология - наука о структуре и развитии Вселенной - рассматривает вопрос о ее происхождении как одну из интереснейших и до сих пор недостаточно изученных загадок. Природа процессов, способствовавших возникновению звезд, галактик, солнечных систем и планет, их развитие, источник появления Вселенной, а также ее размеры и границы: все это лишь краткий перечень изучаемых современными учеными вопросов.

Поиски ответов на основополагающую загадку об образовании мира привели к тому, что сегодня существуют различные теории возникновения, существования, развития Вселенной. Волнение специалистов, ищущих ответы, строящих и проверяющих гипотезы, оправдано, ведь достоверная теория рождения Вселенной раскроет для всего человечества вероятность существования жизни в других системах и планетах.

Теории возникновения Вселенной имеют характер научных концепций, отдельных гипотез, религиозных учений, философских представлений и мифов. Их все условно разделяют на две основные категории:

1. Теории, в соответствии с которыми Вселенная создана творцом. Иначе говоря, их суть в том, что процесс создания Вселенной был осознанным и одухотворенным действием, проявлением воли
2. Теории возникновения Вселенной, построенные на основе научных факторов. Их постулаты категорически отвергают как существование творца, так и возможность осознанного создания мира. Такие гипотезы зачастую основаны на том, что называется принципом заурядности. Они предполагают вероятность наличия жизни не только на нашей планете, но и на других.

Креационизм - теория создания мира Творцом

Как следует из названия, креационизм (творение) - это религиозная теория возникновения Вселенной. Это мировоззрение основано на концепции создания Вселенной, планеты и человека Богом или Творцом.

Идея длительное время являлась доминирующей, вплоть до конца XIX века, когда ускорился процесс накопления знаний в самых разных сферах науки (биология, астрономия, физика), а также широко распространилась эволюционная теория. Креационизм стал своеобразной реакцией христиан, придерживающихся консервативных взглядов на совершающиеся открытия. Доминирующая в то время идея только усилила противоречия, существующие между религиозной и другими теориями.

Чем отличаются научные и религиозные теории

Главные отличия между теориями различных категорий заключаются прежде всего в терминах, которые используют их приверженцы. Так, в научных гипотезах вместо творца - природа, а взамен сотворения - происхождение. Наряду с этим существуют вопросы, которые сходным образом освещены разными теориями или даже полностью продублированы.

Теории возникновения Вселенной, относящиеся к противоположным категориям, по-разному датируют само ее появление. Например, по данным самой распространенной гипотезы (теории большого взрыва), Вселенная образовалась около 13 млрд лет назад.

В противовес этому, религиозная теория возникновения Вселенной приводит совершенно другие цифры:

• В соответствии с христианскими источниками, возраст Вселенной, созданной Богом, на момент рождения Иисуса Христа составлял 3483-6984 лет.
• Индуизм предполагает, что нашему миру ориентировочно 155 трлн лет.

Кант и его космологическая модель

Вплоть до XX века большинство ученых придерживались мнения о бесконечности Вселенной. Этим качеством они характеризовали время и пространство. Кроме того, по их мнению, Вселенная обладала статичностью и однородностью.

Идею о безграничности Вселенной в пространстве выдвинул Исаак Ньютон. Развитием этого предположения занимался который разработал теорию об отсутствии также и временных границ. Продвинувшись дальше, в теоретических предположениях, Кант распространил бесконечность Вселенной на число возможных биологических продуктов. Этот постулат значил, что в условиях древнего и огромного мира без конца и начала может существовать неисчислимое количество возможных вариантов, в результате которых реально появление любого биологического вида.

На основании о возможном возникновении жизненных форм была позднее разработана теория Дарвина. Наблюдения за звездным небом и результаты расчетов астрономов подтвердили космологическую модель Канта.

Размышления Эйнштейна

В начале XX века Альбертом Эйнштейном была опубликована собственная модель Вселенной. Согласно его теории относительности, во Вселенной одновременно происходят два противоположных процесса: расширение и сжимание. Однако он соглашался с мнением большинства ученых о стационарности Вселенной, поэтому им было введено понятие космической силы отталкивания. Ее воздействие призвано уравновешивать притяжение звезд и прекращать процесс движения всех небесных тел для сохранения статичности Вселенной.

Модель Вселенной - по Эйнштейну - имеет определенный размер, но границы при этом отсутствуют. Такое сочетание осуществимо только при искривлении пространства таким образом, как это происходит в сфере.

Характеристиками пространства такой модели становятся:

• Трехмерность.
• Замыкание самого себя.
• Однородность (отсутствие центра и края), в которой равномерно располагаются галактики.

А. А. Фридман: Вселенная расширяется

Создатель революционной расширяющейся модели Вселенной, А. А. Фридман (СССР) построил свою теорию на основании уравнений, характеризующих общую теорию относительности. Правда, общепринятым мнением в научном мире того времени была статичность нашего мира, поэтому на его работы не было обращено должного внимания.

Через несколько лет астрономом Эдвином Хабблом было сделано открытие, давшее подтверждение идеям Фридмана. Было обнаружено удаление галактик от находящегося рядом Млечного пути. Вместе с тем неопровержимым стал факт сохранения пропорциональности скорости их движения расстоянию между ними и нашей галактикой.

Это открытие объясняет постоянное «разбегание» звезд и галактик по отношению друг к другу, что приводит к выводу о расширении мироздания.

В конечном счете выводы Фридмана были признаны Эйнштейном, впоследствии он упоминал о заслугах советского ученого как основателя гипотезы о расширении Вселенной.

Нельзя сказать, что существуют противоречия между этой теорией и общей теорией относительности, однако при расширении Вселенной должен был быть изначальный импульс, спровоцировавший разбегание звезд. По аналогии со взрывом, идея получила название «Большой взрыв».

Стивен Хокинг и антропический принцип

Результатом расчетов и открытий Стивена Хокинга стала антропоцентричная теория возникновения Вселенной. Ее создатель утверждает, что существование планеты, настолько хорошо подготовленной для жизни человека, не может быть случайным.

Теория возникновения Вселенной Стивена Хокинга предусматривает также постепенное испарение черных дыр, потерю ими энергии и испускание излучения Хокинга.

В результате поиска доказательств были выделены и проверены более 40 характеристик, соблюдение которых необходимо для развития цивилизации. Американским астрофизиком Хью Россом была произведена оценка вероятности подобного ненамеренного совпадения. Результатом оказалась цифра 10 -53 .

Наша Вселенная включает триллион галактик, по 100 миллиардов звезд в каждой. По произведенным учеными расчетам, общее количество планет должно составлять 10 20 . Эта цифра на 33 порядка меньше рассчитанной ранее. Следовательно, ни одна из планет во всех галактиках не может сочетать условия, которые подошли бы для самопроизвольного возникновения жизни.

Теория большого взрыва: возникновение Вселенной из ничтожно малой частицы

Ученые, поддерживающие теорию большого взрыва, разделяют гипотезу, в соответствии с которой мироздание является последствием грандиозного взрыва. Главным постулатом теории становится утверждение о том, что до этого события все элементы нынешней Вселенной были заключены в частице, имевшей микроскопические размеры. Находясь внутри нее, элементы характеризовались сингулярным состоянием, при котором такие показатели, как температура, плотность и давление не могут быть измерены. Они бесконечны. На материю и энергию в этом состоянии не воздействуют законы физики.

Происшедшего 15 миллиардов лет назад, называют возникшую внутри частицы нестабильность. Разлетевшиеся мельчайшие элементы положили начало тому миру, который мы знаем сегодня.

Вначале Вселенная была туманностью, образованной мельчайшими частицами (мельче атома). Затем, соединяясь, они сформировали атомы, которые послужили основой звездных галактик. Ответ на вопросы о том, что было до взрыва, а также, что стало его причиной, являются важнейшими из задач этой теории возникновения Вселенной.

Таблица схематически изображает этапы формирования мироздания после большого взрыва.

Как следует из приведенных выше данных, Вселенная продолжает расширяться и охлаждаться.

Постоянное увеличение расстояния между галактиками - основной постулат: то, чем отличается теория большого взрыва. Возникновение Вселенной таким способом может быть подтверждено найденными доказательствами. Также существуют и основания для ее опровержения.

Проблематика теории

Учитывая то, что теория большого взрыва не является доказанной на практике, не вызывает удивления то, что существует несколько вопросов, на которые она не в состоянии дать ответ:

1. Сингулярность. Этим словом обозначено состояние Вселенной, сжатой до одной точки. Проблемой теории большого взрыва становится невозможность описания процессов, происходящих в материи и пространстве в таком состоянии. Общий закон относительности здесь неприменим, поэтому составить математическое описание и уравнения для моделирования нельзя.
   Принципиальная невозможность получения ответа на вопрос об изначальном состоянии Вселенной дискредитирует теорию с самого начала. Ее научно-популярные изложения предпочитают замалчивать или упоминать лишь вскользь эту сложность. Однако для ученых, работающих над тем, чтобы подвести математическую базу под теорию большого взрыва, такое затруднение признано главным препятствием.
2. Астрономия. В этой сфере теория большого взрыва сталкивается с тем, что не может описать процесс происхождения галактик. Исходя из современных версий теорий, возможно предсказать то, как появляется однородное облако газа. При этом его плотность к нынешнему времени должна составлять около одного атома на кубический метр. Для получения чего-то большего не обойтись без корректировки исходного состояния Вселенной. Недостаток информации и практического опыта в этой сфере становятся серьезными препятствиями на пути дальнейшего моделирования.

Также существует несоответствие в показателях расчетной массы нашей галактики и теми данными, которые получены при изучении скорости ее притяжения к Судя по всему, вес нашей галактики в десять раз больше, чем предполагали ранее.

Космология и квантовая физика

Сегодня нет космологических теорий, которые не опирались бы на квантовую механику. Ведь она занимается описанием поведения атомных и Отличие квантовой физики от классической (излагаемой Ньютоном) в том, что вторая наблюдает и описывает материальные объекты, а первая предполагает исключительно математическое описание самого наблюдения и измерения. Для квантовой физики материальные ценности не представляют предмета исследований, здесь сам наблюдатель выступает частью исследуемой ситуации.

Исходя из этих особенностей, квантовая механика испытывает затруднения с описанием Вселенной, ведь наблюдатель - это часть Вселенной. Однако, говоря о возникновении мироздания, невозможно представить посторонних наблюдателей. Попытки разработать модель без участия постороннего наблюдателя были увенчаны квантовой теорией возникновения Вселенной Дж. Уилера.

Ее суть в том, что в каждый момент времени происходит расщепление Вселенной и образование бесконечного количества копий. В итоге каждая из параллельных Вселенных может быть наблюдаема, а наблюдатели могут видеть все квантовые альтернативы. При этом изначальный и новые миры реальны.

Инфляционная модель

Основной задачей, которую призвана решить теория инфляции, становится поиск ответа на вопросы, оставшиеся неосвещенными теорией большого взрыва и теорией расширения. А именно:

1. По какой причине Вселенная расширяется?
2. Что представляет собой большой взрыв?

С этой целью инфляционная теория возникновения Вселенной предусматривает экстраполяцию расширения на нулевой момент времени, заключение всей массы Вселенной в одной точке и образование космологической сингулярности, которая часто именуется большим взрывом.

Очевидной становится неактуальность общей теории относительности, которая не может быть применена в этот момент. В результате для разработки более общей теории (или «новой физики») и решения проблемы космологической сингулярности можно применить только теоретические методы, вычисления и выводы.

Новые альтернативные теории

Несмотря на успешность модели космической инфляции, есть ученые, которые выступают против, называя ее несостоятельной. Их основным аргументом становится критика предлагаемых теорией решений. Противники утверждают, что полученные решения оставляют некоторые детали упущенными, иначе говоря, вместо решения проблемы начальных значений, теория лишь искусно их драпирует.

Альтернативой становятся несколько экзотических теорий, идея которых основана на формировании начальных значений до большого взрыва. Новые теории возникновения Вселенной кратко можно описать следующим образом:

• Теория струн. Ее приверженцы предлагают, кроме привычных четырех измерений пространства и времени, ввести дополнительные измерения. Они могли бы играть роль на ранних этапах Вселенной, а в данный момент находиться в компактифицированном состоянии. Отвечая на вопрос о причине их компактификации, ученые предлагают ответ, гласящий, что свойством суперструн является Т-дуальность. Поэтому струны «наматываются» на дополнительные измерения и их размер ограничивается.
• Теория бран. Ее также называют М-теорией. В соответствии с ее постулатами, в начале процесса образования Вселенной существует холодное статичное пятимерное пространство-время. Четыре из них (пространственные) имеют ограничения, или стены - три-браны. Наше пространство выступает одной из стен, а вторая является скрытой. Третья три-брана размещена в четырехмерном пространстве, ее ограничивают две граничные браны. Теория рассматривает столкновение третьей браны с нашей и высвобождение большого количества энергии. Именно эти условия становятся благоприятными для появления большого взрыва.

1. Циклические теории отрицают уникальность большого взрыва, утверждая, что Вселенная переходит из одного состояния в другое. Проблемой подобных теорий становится возрастание энтропии, согласно второму закону термодинамики. Следовательно, длительность предыдущих циклов была меньшей, а температура вещества - существенно выше, чем при большом взрыве. Вероятность этого чрезвычайно мала.

Независимо от того, сколько существует теорий возникновения Вселенной, только две из них выдержали проверку временем и преодолели проблему всевозрастающей энтропии. Они были разработаны учеными Стейнхардтом-Тюроком и Баум-Фрэмптоном.

Эти относительно новые теории возникновения Вселенной выдвинуты в 80-х годах прошлого века. Они имеют немало последователей, которые разрабатывают модели на ее основе, занимаются поиском доказательств достоверности и работают над устранением противоречий.

Теория струн

Одна из наиболее популярных среди теории возникновения Вселенной - Прежде чем перейти к описанию ее идеи, необходимо разобраться с понятиями одного из ближайших конкурентов, стандартной модели. Она предполагает, что материю и взаимодействия можно описать как определенный набор частиц, делящихся на несколько групп:

• Кварки.
• Лептоны.
• Бозоны.

Эти частицы являются, по сути, кирпичиками мироздания, так как они настолько малы, что их нельзя разделить на составляющие.

Отличительной чертой теории струн становится утверждение о том, что такие кирпичики являются не частицами, а ультрамикроскопическими струнами, совершающими колебания. При этом, колебаясь на различной частоте, струны становятся аналогами различных частиц, описанных в стандартной модели.

Для понимания теории следует осознать, что струны не являются никакой материей, это энергия. Следовательно, теория струн заключает, что все элементы Вселенной состоят из энергии.

Хорошей аналогией может служить огонь. При взгляде на него создается впечатление его материальности, однако его нельзя осязать.

Космология для школьников

Теории возникновения Вселенной коротко изучают в школах на уроках астрономии. Учащимся описывают основные теории о том, как был образован наш мир, что происходит с ним теперь и как он будет развиваться в дальнейшем.

Целью уроков становится ознакомление детей с природой формирования элементарных частиц, химических элементов и небесных тел. Теории возникновения Вселенной для детей сводят к изложению теории большого взрыва. Преподаватели используют наглядный материал: слайды, таблицы, постеры, иллюстрации. Их основной задачей становится пробуждение у детей интереса к миру, который их окружает.

Главная » Упражнения » Процессы во вселенной. Структура вселенной