الكون الهولوغرافي: نظرية جديدة للزمكان؟ نظرية الكون الفيزيائي الموحد نظرية جديدة لبيئة الكون

نقدم لكم نظرة جديدة تمامًا عن أصل الكون ، تم تطويرها بواسطة مجموعة من علماء الفيزياء النظرية من جامعة إنديانا وقدمها نيكوديم بوبلافسكي ، موظف في هذه الجامعة.
يحتوي كل ثقب أسود على كون جديد ، وكوننا ليس استثناءً ، فهو موجود أيضًا داخل ثقب أسود. قد يبدو مثل هذا البيان غريبًا ، لكن هذا الافتراض هو الذي يفسر بشكل أفضل ولادة الكون ومسار جميع العمليات التي نلاحظها اليوم.
فشلت نظرية الانفجار العظيم القياسية في الإجابة على العديد من الأسئلة. إنه يشير إلى أن الكون بدأ كـ "تفرد" لنقطة متناهية الصغر تحتوي على تركيز عالٍ لانهائي من المادة مما يوسع حجمه إلى الحالة التي نلاحظها اليوم. تجيب نظرية التضخم ، والتوسع الفائق السرعة للفضاء ، بالطبع على العديد من الأسئلة ، مثل لماذا لم تكن قطعًا كبيرة من المادة المركزة في المرحلة المبكرة من تطور الكون تتحد في أجرام سماوية كبيرة: المجرات والعناقيد. من المجرات. لكن العديد من الأسئلة لا تزال دون إجابة. على سبيل المثال: ما الذي بدأ بعد الانفجار العظيم؟ ما الذي تسبب في الانفجار العظيم؟ ما هو مصدر الطاقة المظلمة الغامضة التي تأتي من خارج حدود الكون؟
تقدم النظرية القائلة بأن كوننا موجود بالكامل داخل ثقب أسود إجابات لهذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى. إنه يستبعد فكرة السمات المستحيلة جسديًا لكوننا. وهي تعتمد على نظريتين أساسيتين في الفيزياء.
أولاً ، إنها النظرية العامة للنسبية ، النظرية الحديثة للجاذبية. يصف الكون على نطاق واسع. يعتبر أي حدث في الكون بمثابة نقطة في الزمان والمكان والزمكان. الأجسام الضخمة مثل الشمس تشوه أو تخلق "منحنيات" للزمكان تشبه كرة البولينج الموضوعة على قماش معلق. يغير انبعاج الجاذبية من الشمس حركة الأرض والكواكب الأخرى التي تدور حولها. يظهر جاذبية الشمس للكواكب كقوة جاذبية.
يصف القانون الثاني لميكانيكا الكم ، الذي تستند إليه النظرية الجديدة ، الكون على أصغر المقاييس ، مثل الذرة والجسيمات الأولية الأخرى.
في الوقت الحالي ، يسعى الفيزيائيون إلى الجمع بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة في نظرية واحدة عن "الجاذبية الكمية" من أجل وصف الظواهر الطبيعية الأكثر أهمية ، بما في ذلك سلوك الجسيمات دون الذرية في الثقوب السوداء.
في الستينيات من القرن الماضي ، كان تكييف النسبية العامة لمراعاة تأثيرات ميكانيكا الكم يسمى نظرية أينشتاين-كارتون-شياما-كيبل للجاذبية. إنه لا يوفر خطوة جديدة نحو فهم الجاذبية الكمية فحسب ، بل إنه يخلق أيضًا صورة بديلة للعالم. يتضمن هذا الاختلاف في النسبية العامة خاصية كمومية مهمة للأم تعرف باسم سبينوم.
أصغر الجسيمات ، مثل الذرات والإلكترونات ، لديها SPINOM ، أو الزخم الزاوي الداخلي ، على غرار دوران المتزلج على الجليد. في هذه الصورة ، يتفاعل SPIN للجسيمات مع الزمكان ويمنحه خاصية تسمى "الالتواء". لفهم هذا الالتواء ، فكر في الفضاء ليس كقماش ثنائي الأبعاد ، ولكن كقضيب مرن أحادي البعد. يتوافق ثني القضيب مع الالتواء المكاني والزماني. إذا كان القضيب رفيعًا ، يمكنك لفه ، لكن من الصعب معرفة ما إذا كان ملتويًا أم لا.
يجب أن يكون التواء الفضاء ملحوظًا ، أو بالأحرى ، مهمًا جدًا في مرحلة مبكرة من أصل الكون أو في الثقب الأسود. في ظل هذه الظروف القاسية ، يجب أن يظهر التواء الزمكان كقوة طاردة أو جاذبية لأقرب الأجسام من انحناء الزمكان.
كما هو الحال مع النسخة القياسية للنسبية العامة ، ينتهي الأمر بالنجوم الضخمة جدًا في الثقوب السوداء: مناطق من الفضاء لا يمكن لأي شيء ، ولا حتى الضوء ، الهروب منها.
إليكم الدور الذي يمكن أن تلعبه عملية الالتواء في اللحظة الأولى لميلاد الكون:
في البداية ، ستسمح جاذبية الفضاء المنحني بتحويل الالتواء إلى قوة طاردة ، مما يؤدي إلى اختفاء المادة في مناطق أصغر من الفضاء. ولكن بعد ذلك تصبح عملية الالتواء قوية جدًا ، وتتحول إلى نقطة ذات كثافة غير محدودة ، وتصل إلى حالة من الكثافة الكبيرة للغاية ، ولكن محدودة. نظرًا لأنه يمكن تحويل الطاقة إلى كتلة ، فإن طاقة الجاذبية العالية جدًا في هذه الحالة شديدة الكثافة يمكن أن تتسبب في تكوين جسيم مكثف ، مما يزيد بشكل كبير من الكتلة داخل الثقب الأسود.
سيؤدي عدد متزايد من الجسيمات مع SPIN إلى مستوى أعلى من التواء الزماني المكاني. يمكن أن توقف لحظة الالتواء البغيضة انهيار المادة وتخلق تأثير "الارتداد الكبير" الذي يشبه كرة تتطاير من الماء مسبقًا ، مما سيؤدي إلى عملية توسع الكون. نتيجة لذلك ، نلاحظ عمليات توزيع الكتلة والشكل والهندسة للكون المقابلة لهذه الظاهرة.
في المقابل ، تقدم آلية الالتواء سيناريو مذهلًا ، حيث يمكن لكل ثقب أسود أن ينتج كونًا جديدًا جديدًا داخل نفسه.
وبالتالي ، يمكن أن يكون كوننا داخل ثقب أسود يقع في كون آخر.
مثلما لا يمكننا رؤية ما يحدث داخل الثقب الأسود ، لا يستطيع أي مراقب في الكون الأصلي رؤية ما يحدث في عالمنا.
تسمى حركة المادة عبر حدود الثقب الأسود "أفق الحدث" وتحدث في اتجاه واحد فقط ، مما يوفر اتجاه متجه الوقت ، والذي نعتبره حركة أمامية.
سهم الزمن في كوننا ، ورثناه من الكون الأم ، من خلال عملية الالتواء.
يمكن أن يفسر الالتواء أيضًا عدم التوازن الملحوظ بين المادة والمادة المضادة في الكون. أخيرًا ، قد تكون عملية الالتواء مصدرًا للطاقة المظلمة ، وهي شكل غامض من الطاقة ينتشر في كل فضاءنا ، مما يزيد من معدل تمدد الكون. تنتج الهندسة الملتوية "ثابتًا كونيًا" يمتد إلى قوى خارجية وهو أبسط طريقة لتفسير وجود الطاقة المظلمة. وبالتالي ، فإن التمدد المتسارع المرصود للكون قد يكون أقوى دليل على عملية الالتواء.
لذلك يوفر الالتواء الأساس النظري لسيناريو يوجد فيه كون جديد داخل كل ثقب أسود. يعمل هذا السيناريو أيضًا كوسيلة لحل العديد من المشكلات الرئيسية في نظرية الجاذبية الحديثة وعلم الكونيات ، على الرغم من أن الفيزيائيين لا يزالون بحاجة إلى الجمع بين ميكانيكا الكم لآينشتاين-كارتون-ساما-كيبل ونظرية الكم للجاذبية.
في غضون ذلك ، يثير الفهم الجديد للعمليات الكونية أسئلة مهمة أخرى. على سبيل المثال ، ما الذي نعرفه عن الكون الأصلي والثقب الأسود الذي يحتوي على كوننا؟ كم عدد طبقات الكون الأم لدينا؟ كيف يمكننا التحقق من وجود كوننا في ثقب أسود؟
يحتمل أن الأسئلة الأخيرة يمكن استكشافها ، نظرًا لأن جميع النجوم والثقوب السوداء تدور ، يجب أن يكون كوننا قد ورث محور دوران الكون الأصلي باعتباره "الاتجاه المفضل".
وجدت دراسة حديثة أجريت على 15000 مجرة ​​في أحد نصفي الكرة الأرضية أنها "يسارية" ، أي تدور في اتجاه عقارب الساعة ، بينما في النصف الآخر من الكرة الأرضية ، تكون المجرات "يمينًا" أو عكس اتجاه عقارب الساعة. لكن هذا الاكتشاف لا يزال يتطلب التفكير. على أي حال ، من الواضح الآن أن عملية الالتواء في هندسة الزمكان هي الخطوة الصحيحة نحو نظرية ناجحة في علم الكونيات.

لم يعد من الممكن اكتشاف جسيمات أولية جديدة. أيضًا ، يسمح السيناريو البديل بحل مشكلة التسلسل الهرمي الجماعي. نُشرت الدراسة على موقع arXiv.org الإلكتروني ، تخبر Lenta.ru المزيد عنها.

تسمى هذه النظرية اللا طبيعية. يتم تعريفه على مقاييس الطاقة لترتيب التفاعل الكهروضعيف ، بعد فصل التفاعلات الكهرومغناطيسية والتفاعلات الضعيفة. كان هذا حوالي الساعة العاشرة عند سالب اثنين وثلاثين - عشرة في ناقص اثني عشر ثانية بعد الانفجار العظيم. بعد ذلك ، وفقًا لمؤلفي المفهوم الجديد ، كان هناك جسيم أولي افتراضي في الكون - a rechiton (أو إعادة التسخين ، من إعادة التسخين الإنجليزية) ، أدى تحللها إلى تشكيل الفيزياء التي لوحظت اليوم.

عندما أصبح الكون أكثر برودة (انخفضت درجة حرارة المادة والإشعاع) وأصبح أكثر انبساطًا (اقتربت هندسة الفضاء من الإقليدية) ، انقسمت الريشيتون إلى العديد من الجسيمات الأخرى. لقد شكلوا مجموعات من الجسيمات غير متفاعلة تقريبًا ، متطابقة تقريبًا من حيث الأنواع ، لكنها تختلف في كتلة بوزون هيغز ، وبالتالي كتلتها.

عدد هذه المجموعات من الجسيمات ، والتي ، وفقًا للعلماء ، الموجودة في الكون الحديث ، يصل إلى عدة آلاف من التريليونات. تتضمن إحدى هذه العائلات كلاً من الفيزياء الموصوفة في النموذج القياسي (SM) والجسيمات والتفاعلات التي لوحظت في التجارب في LHC. تجعل النظرية الجديدة من الممكن التخلي عن التناظر الفائق ، الذي لا يزال مطلوبًا دون جدوى ، وتحل مشكلة التسلسل الهرمي للجسيمات.

على وجه الخصوص ، إذا كانت كتلة بوزون هيغز التي تشكلت نتيجة تحلل الريشيتون صغيرة ، فإن كتلة الجسيمات المتبقية ستكون كبيرة ، والعكس صحيح. هذا هو ما يحل مشكلة التسلسل الهرمي للكهرباء الضعيفة المرتبط بفجوة كبيرة بين الكتل المرصودة تجريبياً للجسيمات الأولية ومقاييس الطاقة في الكون المبكر. على سبيل المثال ، السؤال عن سبب كون إلكترونًا كتلته 0.5 ميغا إلكترون فولت أخف بنحو 200 مرة من الميون بنفس الأرقام الكمومية يختفي من تلقاء نفسه - هناك بالضبط نفس مجموعات الجسيمات في الكون حيث هذا الاختلاف ليس قوياً للغاية .

وفقًا للنظرية الجديدة ، فإن بوزون هيغز الذي لوحظ في التجارب التي أجريت في المصادم LHC هو أخف جسيم من هذا النوع ، يتكون نتيجة لانحلال الريشيتون. ترتبط مجموعات أخرى من الجسيمات غير المكتشفة حتى الآن ببوزونات أثقل - نظائرها من اللبتونات المكتشفة حاليًا والمدروسة جيدًا (لا تشارك في التفاعل القوي) والهادرونات (المشاركة في التفاعل القوي).

لا تلغي النظرية الجديدة ، لكنها تجعل إدخال التناظر الفائق أمرًا غير ضروري ، مما يعني مضاعفة (على الأقل) عدد الجسيمات الأولية المعروفة بسبب وجود شركاء فائقين. على سبيل المثال ، بالنسبة للفوتون - فوتينو ، كوارك - سكوارك ، هيغز - هيجسينو ، وما إلى ذلك. يجب أن يختلف دوران الشركاء الفائقين بمقدار نصف عدد صحيح عن دوران الجسيم الأصلي.

رياضيا ، يتم دمج الجسيم والجسيم الفائق في نظام واحد (supermultiplet) ؛ تتطابق جميع المعلمات الكمومية وكتل الجسيمات وشركائها في التناظر الفائق الدقيق. يُعتقد أن التناظر الفائق مكسور في الطبيعة ، وبالتالي فإن كتلة الشركاء الفائقين تتجاوز بشكل كبير كتلة جسيماتهم. للكشف عن الجسيمات فائقة التناظر ، كانت هناك حاجة إلى مسرعات قوية مثل LHC.

في حالة وجود تناظر فائق أو أي جسيمات أو تفاعلات جديدة ، يعتقد مؤلفو الدراسة الجديدة أنه يمكن اكتشافها على مقاييس تبلغ عشرة تيرا إلكترون فولت. هذا تقريبًا في حدود قدرات LHC ، وإذا كانت النظرية المقترحة صحيحة ، فمن غير المحتمل للغاية اكتشاف جسيمات جديدة هناك.

الصورة: arXiv.org

إشارة قريبة من 750 جيجا إلكترون فولت ، والتي يمكن أن تشير إلى تحلل جسيم ثقيل إلى اثنين من فوتونات جاما ، حيث يعمل العلماء من CMS (Compact Muon Solenoid) و ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) في LHC المبلغ عنها في 2015 و 2016 ، الضوضاء الإحصائية المعترف بها. منذ عام 2012 ، عندما أصبح اكتشاف بوزون هيغز في CERN معروفًا ، لم يتم التعرف على جسيمات أساسية جديدة تنبأت بها امتدادات SM.

حصل العالم الكندي والأمريكي من أصل إيراني نيما أركاني حامد ، الذي اقترح نظرية جديدة ، على جائزة الفيزياء الأساسية في عام 2012. تم إنشاء الجائزة في نفس العام من قبل رجل الأعمال الروسي يوري ميلنر.

لذلك ، من المتوقع ظهور النظريات التي تختفي فيها الحاجة إلى التناظر الفائق. قال المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، وهو عالم فيزياء من جامعة برينستون (الولايات المتحدة الأمريكية).

لا يشاركه الجميع في تفاؤله. لذلك ، يعتقد الفيزيائي مات ستراسلر من جامعة هارفارد أن التبرير الرياضي للنظرية الجديدة بعيد المنال. وفي الوقت نفسه ، يعتقد بادي فوكس من مختبر Enrico Fermi National Accelerator Laboratory في باتافيا (الولايات المتحدة الأمريكية) أنه سيتم اختبار النظرية الجديدة في السنوات العشر القادمة. في رأيه ، يجب أن تترك الجسيمات المتكونة في مجموعة بها أي بوزون هيغز الثقيل آثارها على CMB - إشعاع الميكروويف القديم الذي تنبأت به نظرية الانفجار العظيم.

يمكن لعظمة العالم المحيط وتنوعه أن تدهش أي خيال. جميع الأشياء والأشياء المحيطة بشخص ما ، وأشخاص آخرين ، وأنواع مختلفة من النباتات والحيوانات ، والجسيمات التي لا يمكن رؤيتها إلا بالميكروسكوب ، وكذلك عناقيد النجوم غير المفهومة: كلها متحدة بمفهوم "الكون".

لقد طور الإنسان نظريات أصل الكون لفترة طويلة. على الرغم من عدم وجود حتى المفهوم الأولي للدين أو العلم ، فقد نشأت في أذهان الناس الفضوليين القدامى أسئلة حول مبادئ النظام العالمي وحول موقع الشخص في الفضاء المحيط به. من الصعب حساب عدد نظريات أصل الكون الموجودة اليوم ، فبعضها يدرسها علماء مشهورون عالميًا ، والبعض الآخر رائع بصراحة.

علم الكونيات وموضوعه

يعتبر علم الكونيات الحديث - علم بنية الكون وتطوره - أن مسألة أصله واحدة من أكثر الألغاز إثارة للاهتمام والتي لا تزال غير مدروسة بشكل كاف. طبيعة العمليات التي ساهمت في ظهور النجوم والمجرات والأنظمة الشمسية والكواكب ، وتطورها ، ومصدر نشأة الكون ، وكذلك حجمه وحدوده: كل هذا مجرد قائمة مختصرة من القضايا التي تمت دراستها من قبل العلماء المعاصرين.

أدى البحث عن إجابات للغز الأساسي حول تكوين العالم إلى حقيقة أن هناك اليوم نظريات مختلفة عن أصل الكون ووجوده وتطوره. إن إثارة المتخصصين الذين يبحثون عن إجابات وبناء واختبار الفرضيات لها ما يبررها ، لأن النظرية الموثوقة لولادة الكون ستكشف للبشرية جمعاء عن احتمال وجود الحياة في الأنظمة والكواكب الأخرى.

تتميز نظريات أصل الكون بطابع المفاهيم العلمية والفرضيات الفردية والتعاليم الدينية والأفكار الفلسفية والأساطير. يتم تقسيمهم جميعًا بشكل مشروط إلى فئتين رئيسيتين:

1. النظريات التي بموجبها خلق الخالق الكون. بعبارة أخرى ، فإن جوهرهم هو أن عملية خلق الكون كانت عملاً واعياً وروحانيًا ، ومظهرًا من مظاهر الإرادة
2. نظريات أصل الكون مبنية على أساس عوامل علمية. ترفض افتراضاتهم رفضًا قاطعًا كلاً من وجود الخالق وإمكانية الخلق الواعي للعالم. غالبًا ما تستند هذه الفرضيات إلى ما يسمى بمبدأ الرداءة. يقترحون احتمالية الحياة ليس فقط على كوكبنا ، ولكن أيضًا على كوكب آخر.

نظرية الخلق - نظرية خلق العالم من قبل الخالق

كما يوحي الاسم ، فإن نظرية الخلق (الخلق) هي نظرية دينية لأصل الكون. تستند هذه النظرة إلى العالم على مفهوم خلق الكون والكوكب والإنسان بالله أو الخالق.

سادت الفكرة لفترة طويلة ، حتى نهاية القرن التاسع عشر ، عندما تسارعت عملية تراكم المعرفة في مختلف مجالات العلوم (علم الأحياء ، وعلم الفلك ، والفيزياء) ، وانتشرت نظرية التطور. أصبحت نظرية الخلق نوعًا من رد فعل المسيحيين الذين يلتزمون بآراء محافظة حول الاكتشافات التي يتم إجراؤها. أدت الفكرة السائدة في ذلك الوقت إلى زيادة التناقضات الموجودة بين النظريات الدينية والنظريات الأخرى.

ما هو الفرق بين النظريات العلمية والدينية

تكمن الاختلافات الرئيسية بين نظريات الفئات المختلفة بشكل أساسي في المصطلحات المستخدمة من قبل أتباعها. لذلك ، في الفرضيات العلمية ، بدلاً من الخالق - الطبيعة ، وبدلاً من الخلق - الأصل. إلى جانب ذلك ، هناك أسئلة تمت تغطيتها بالمثل من خلال نظريات مختلفة أو حتى مكررة تمامًا.

إن نظريات أصل الكون ، التي تنتمي إلى فئات معاكسة ، تؤرخ ظهوره بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، وفقًا للفرضية الأكثر شيوعًا (نظرية الانفجار العظيم) ، تشكل الكون منذ حوالي 13 مليار سنة.

في المقابل ، تعطي النظرية الدينية لأصل الكون أرقامًا مختلفة تمامًا:

• وفقًا لمصادر مسيحية ، كان عمر الكون الذي خلقه الله في وقت ميلاد يسوع المسيح هو 3483- 6984 عامًا.
• تشير الهندوسية إلى أن عمر عالمنا يبلغ حوالي 155 تريليون سنة.

كانط ونموذجه الكوني

حتى القرن العشرين ، كان رأي معظم العلماء أن الكون لانهائي. هذه الصفة تميزت بها الزمان والمكان. بالإضافة إلى ذلك ، في رأيهم ، كان الكون ثابتًا وموحدًا.

طرح إسحاق نيوتن فكرة لانهاية الكون في الفضاء. تم تطوير هذا الافتراض في من طور النظرية حول عدم وجود حدود زمنية أيضًا. المضي قدمًا ، في الافتراضات النظرية ، وسع كانط اللانهاية للكون إلى عدد المنتجات البيولوجية الممكنة. يعني هذا الافتراض أنه في ظروف العالم القديم والواسع ، بدون نهاية وبداية ، يمكن أن يكون هناك عدد لا يحصى من الخيارات الممكنة ، ونتيجة لذلك يكون ظهور أي نوع بيولوجي أمرًا حقيقيًا.

بناءً على الظهور المحتمل لأشكال الحياة ، تم تطوير نظرية داروين لاحقًا. أكدت ملاحظات السماء المرصعة بالنجوم ونتائج حسابات الفلكيين نموذج كانط الكوني.

تأملات أينشتاين

في بداية القرن العشرين ، نشر ألبرت أينشتاين نموذجه الخاص للكون. وفقًا لنظريته النسبية ، تحدث عمليتان متعاكستان في وقت واحد في الكون: التوسع والانكماش. ومع ذلك ، فقد وافق على رأي معظم العلماء حول ثبات الكون ، لذلك قدم مفهوم القوة الكونية البادئة. تم تصميم تأثيره لموازنة جاذبية النجوم وإيقاف عملية حركة جميع الأجرام السماوية من أجل الحفاظ على الطبيعة الثابتة للكون.

نموذج الكون - وفقًا لأينشتاين - له حجم معين ، لكن لا حدود له. هذا المزيج ممكن فقط عندما تكون المساحة منحنية بطريقة تحدث في كرة.

خصائص مساحة هذا النموذج هي:

• ثلاثي الأبعاد.
• تغلق نفسك.
• التجانس (عدم وجود المركز والحافة) ، حيث يتم توزيع المجرات بالتساوي.

أ. فريدمان: الكون آخذ في التوسع

فريدمان (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) مبتكر النموذج الثوري التوسعي للكون ، بنى نظريته على أساس المعادلات التي تميز النظرية العامة للنسبية. صحيح أن الرأي المقبول عمومًا في العالم العلمي في ذلك الوقت كان الطبيعة الثابتة لعالمنا ، وبالتالي ، لم يتم إيلاء الاهتمام الواجب لعمله.

بعد سنوات قليلة ، توصل عالم الفلك إدوين هابل إلى اكتشاف أكد أفكار فريدمان. تم اكتشاف إزالة المجرات من مجرة ​​درب التبانة القريبة. في نفس الوقت ، حقيقة أن سرعة حركتهم تتناسب مع المسافة بينهم وبين مجرتنا أصبحت حقيقة لا يمكن دحضها.

يفسر هذا الاكتشاف "التراجع" المستمر للنجوم والمجرات فيما يتعلق ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى استنتاج حول تمدد الكون.

في النهاية ، تم الاعتراف باستنتاجات فريدمان من قبل أينشتاين ، الذي ذكر فيما بعد مزايا العالم السوفيتي كمؤسس لفرضية توسع الكون.

لا يمكن القول أن هناك تناقضات بين هذه النظرية والنظرية النسبية العامة ، ولكن مع توسع الكون ، لا بد أنه كان هناك دافع أولي أثار تشتت النجوم. قياسا على الانفجار ، كانت الفكرة تسمى "الانفجار العظيم".

ستيفن هوكينج والمبدأ الأنثروبي

كانت نتيجة حسابات واكتشافات ستيفن هوكينغ هي نظرية مركزية الإنسان لأصل الكون. يدعي منشئها أن وجود كوكب مهيأ جيدًا للحياة البشرية لا يمكن أن يكون عرضيًا.

توفر نظرية ستيفن هوكينج حول أصل الكون أيضًا التبخر التدريجي للثقوب السوداء ، وفقدانها للطاقة وانبعاث إشعاع هوكينج.

نتيجة للبحث عن الأدلة ، تم تحديد أكثر من 40 خاصية والتحقق منها ، والالتزام بها ضروري لتطور الحضارة. قدر عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي هيو روس احتمال حدوث مثل هذه المصادفة غير المقصودة. كانت النتيجة الرقم 10 -53.

كوننا يحتوي على تريليون مجرة ​​، لكل منها 100 مليار نجم. وفقًا لحسابات العلماء ، يجب أن يكون العدد الإجمالي للكواكب 10 20. هذا الرقم هو 33 مرتبة أصغر من الرقم المحسوب مسبقًا. وبالتالي ، لا يمكن لأي من الكواكب في جميع المجرات أن يجمع بين الظروف المناسبة للظهور التلقائي للحياة.

نظرية الانفجار العظيم: ظهور الكون من جسيم مهمل

يشترك العلماء الذين يدعمون نظرية الانفجار الأعظم في الفرضية القائلة بأن الكون هو نتيجة الانفجار العظيم. الافتراض الرئيسي للنظرية هو التأكيد على أنه قبل هذا الحدث ، كانت جميع عناصر الكون الحالي محاطة بجسيم له أبعاد مجهرية. أثناء وجودها داخلها ، تميزت العناصر بحالة فردية لا يمكن فيها قياس مؤشرات مثل درجة الحرارة والكثافة والضغط. هم لا حصر لها. لا تتأثر المادة والطاقة في هذه الحالة بقوانين الفيزياء.

ما حدث قبل 15 مليار سنة يسمى عدم الاستقرار الذي نشأ داخل الجسيم. العناصر الصغيرة المتناثرة وضعت الأساس للعالم الذي نعرفه اليوم.

في البداية ، كان الكون عبارة عن سديم يتكون من جسيمات دقيقة (أصغر من الذرة). ثم ، عند دمجهم ، شكلوا الذرات ، والتي كانت بمثابة أساس المجرات النجمية. تعد الإجابة عن الأسئلة حول ما حدث قبل الانفجار ، وكذلك سبب حدوثه ، من أهم مهام هذه النظرية الخاصة بأصل الكون.

يصور الجدول بشكل تخطيطي مراحل تكوين الكون بعد الانفجار الأعظم.

على النحو التالي من البيانات أعلاه ، يستمر الكون في التوسع والبرد.

الزيادة المستمرة في المسافة بين المجرات هي الافتراض الرئيسي: ما يميز نظرية الانفجار الأعظم. يمكن تأكيد ظهور الكون بهذه الطريقة من خلال الأدلة الموجودة. هناك أيضا أسباب لدحضها.

مشاكل النظرية

بالنظر إلى أن نظرية الانفجار الأعظم لم تثبت عمليًا ، فليس من المستغرب وجود العديد من الأسئلة التي لا تستطيع الإجابة عنها:

1. التفرد. هذه الكلمة تدل على حالة الكون مضغوطة إلى نقطة واحدة. تكمن مشكلة نظرية الانفجار الأعظم في استحالة وصف العمليات التي تحدث في المادة والفضاء في مثل هذه الحالة. لا ينطبق قانون النسبية العام هنا ، لذلك من المستحيل عمل وصف ومعادلات رياضية للنمذجة.
   الاستحالة الأساسية للحصول على إجابة للسؤال حول الحالة الأولية للكون تشوه النظرية منذ البداية. تميل كتاباتها غير الخيالية إلى التغاضي عن هذا التعقيد أو ذكره فقط بشكل عابر. ومع ذلك ، بالنسبة للعلماء الذين يعملون على توفير أساس رياضي لنظرية الانفجار العظيم ، فإن هذه الصعوبة تعتبر عقبة رئيسية.
2. الفلك. في هذا المجال ، تواجه نظرية الانفجار الأعظم حقيقة أنها لا تستطيع وصف عملية أصل المجرات. استنادًا إلى الإصدارات الحديثة من النظريات ، من الممكن التنبؤ بكيفية ظهور سحابة غاز متجانسة. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون كثافته الآن حوالي ذرة واحدة لكل متر مكعب. للحصول على شيء أكثر ، لا يمكن للمرء الاستغناء عن تعديل الحالة الأولية للكون. أصبح نقص المعلومات والخبرة العملية في هذا المجال عقبات خطيرة أمام مزيد من النمذجة.

هناك أيضًا تباين بين الكتلة المحسوبة لمجرتنا والبيانات التي تم الحصول عليها عند دراسة سرعة جاذبيتها إلى كل شيء ، فإن وزن مجرتنا أكبر بعشر مرات مما كان يعتقد سابقًا.

علم الكون وفيزياء الكم

لا توجد اليوم نظريات كونية لا تعتمد على ميكانيكا الكم. بعد كل شيء ، فإنه يتعامل مع وصف سلوك الفيزياء الذرية والكمية.الفرق بين فيزياء الكم والفيزياء الكلاسيكية (التي شرحها نيوتن) هو أن الثاني يراقب ويصف الأشياء المادية ، بينما يفترض الأول وصفًا رياضيًا حصريًا لـ الملاحظة والقياس نفسه. بالنسبة لفيزياء الكم ، لا تمثل القيم المادية موضوع البحث ، وهنا يتصرف المراقب نفسه كجزء من الوضع قيد الدراسة.

بناءً على هذه الميزات ، تجد ميكانيكا الكم صعوبة في وصف الكون ، لأن المراقب جزء من الكون. ومع ذلك ، عند الحديث عن ظهور الكون ، من المستحيل تخيل الغرباء. توجت محاولات تطوير نموذج بدون مشاركة مراقب خارجي بنظرية الكم لأصل الكون من قبل جيه ويلر.

جوهرها هو أنه في كل لحظة من الزمن هناك انقسام في الكون وتكوين عدد لا حصر له من النسخ. نتيجة لذلك ، يمكن ملاحظة كل من الأكوان المتوازية ، ويمكن للمراقبين رؤية جميع البدائل الكمية. في نفس الوقت ، العالمان الأصلي والجديد حقيقيان.

نموذج التضخم

المهمة الرئيسية التي يُطلب من نظرية التضخم حلها هي البحث عن إجابة للأسئلة التي لم تستكشفها نظرية الانفجار العظيم ونظرية التوسع. يسمى:

1. لماذا يتمدد الكون؟
2. ما هو الانفجار الكبير؟

تحقيقًا لهذه الغاية ، تنص النظرية التضخمية لأصل الكون على استقراء التوسع إلى نقطة الصفر في الوقت المناسب ، واستنتاج الكتلة الكاملة للكون عند نقطة واحدة وتشكيل التفرد الكوني ، والذي غالبًا ما يكون يشار إليها باسم الانفجار الكبير.

إن عدم ملاءمة النظرية العامة للنسبية ، والتي لا يمكن تطبيقها في هذه اللحظة ، يصبح واضحًا. نتيجة لذلك ، لا يمكن تطبيق سوى الأساليب النظرية والحسابات والاستنتاجات لتطوير نظرية أكثر عمومية (أو "فيزياء جديدة") وحل مشكلة التفرد الكوني.

نظريات بديلة جديدة

على الرغم من نجاح نموذج التضخم الكوني ، إلا أن هناك علماء يعارضونه ويصفونه بأنه لا يمكن الدفاع عنه. حجتهم الرئيسية هي نقد الحلول التي تقترحها النظرية. يجادل المعارضون بأن الحلول التي تم الحصول عليها تترك بعض التفاصيل محذوفة ، بمعنى آخر ، بدلاً من حل مشكلة القيم الأولية ، فإن النظرية تغلفها بمهارة فقط.

البديل هو بعض النظريات الغريبة ، التي تستند فكرتها على تكوين القيم الأولية قبل الانفجار الأعظم. يمكن وصف النظريات الجديدة حول أصل الكون باختصار على النحو التالي:

• نظرية الأوتار. ويقترح أتباعها ، بالإضافة إلى الأبعاد الأربعة المعتادة للمكان والزمان ، إدخال أبعاد إضافية. يمكن أن يلعبوا دورًا في المراحل الأولى من الكون ، وفي الوقت الحالي يكونون في حالة مضغوطة. ردًا على سؤال حول سبب اندماجها ، يقدم العلماء إجابة تقول أن خاصية الأوتار الفائقة هي T-duality. لذلك ، فإن الأوتار "ملفوفة" بأبعاد إضافية وحجمها محدود.
• نظرية برين. ويسمى أيضًا نظرية M. وفقًا لمسلماته ، في بداية تكوين الكون ، يوجد زمكان خماسي الأبعاد ساكن بارد. أربعة منها (مكانية) لها قيود ، أو جدران - ثلاثة أغشية. مساحتنا من الجدران والثانية مخفية. يقع الغشاء الثالث في مساحة رباعية الأبعاد ، ويقتصر على غشاءين حدوديين. تعتبر النظرية أن غشاء ثالث يتصادم مع غشاءنا ويطلق كمية كبيرة من الطاقة. هذه هي الظروف التي أصبحت مواتية لظهور الانفجار العظيم.

1. تنكر النظريات الدورية الطابع الفريد للانفجار العظيم ، بحجة أن الكون ينتقل من حالة إلى أخرى. تكمن مشكلة مثل هذه النظريات في زيادة الانتروبيا ، وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. وبالتالي ، كانت مدة الدورات السابقة أقصر ، وكانت درجة حرارة المادة أعلى بكثير مما كانت عليه خلال الانفجار العظيم. احتمالية ذلك منخفضة للغاية.

بغض النظر عن عدد النظريات الموجودة حول أصل الكون ، فإن اثنتين منها فقط صمدتا أمام اختبار الزمن وتغلبتا على مشكلة الانتروبيا المتزايدة باستمرار. تم تطويرها من قبل العلماء Steinhardt-Turok و Baum-Frampton.

تم طرح هذه النظريات الجديدة نسبيًا حول أصل الكون في الثمانينيات من القرن الماضي. لديهم العديد من المتابعين الذين يطورون النماذج بناءً عليها ، ويبحثون عن أدلة على الموثوقية ويعملون على إزالة التناقضات.

نظرية الأوتار

واحدة من أكثر نظريات أصل الكون شيوعًا - قبل الشروع في وصف فكرتها ، من الضروري فهم مفاهيم أحد أقرب المنافسين ، النموذج القياسي. يفترض أنه يمكن وصف المادة والتفاعلات كمجموعة معينة من الجسيمات ، مقسمة إلى عدة مجموعات:

• جسيمات دون الذرية.
• لبتونات.
• البوزونات.

هذه الجسيمات هي ، في الواقع ، اللبنات الأساسية للكون ، لأنها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تقسيمها إلى مكونات.

السمة المميزة لنظرية الأوتار هي التأكيد على أن هذه الأحجار ليست جسيمات ، ولكنها سلاسل فائقة الدقة تتأرجح. في هذه الحالة ، تتأرجح الأوتار عند ترددات مختلفة ، وتصبح نظائرها لجزيئات مختلفة موصوفة في النموذج القياسي.

لفهم النظرية ، يجب على المرء أن يدرك أن الأوتار ليست أي مادة ، إنها طاقة. لذلك ، تخلص نظرية الأوتار إلى أن جميع عناصر الكون تتكون من طاقة.

إن النار تشبيه جيد. عند النظر إليها ، يشعر المرء بأهميتها المادية ، لكن لا يمكن لمسها.

علم الكونيات لأطفال المدارس

يتم دراسة نظريات أصل الكون لفترة وجيزة في المدارس في فصول علم الفلك. يتم تعليم الطلاب النظريات الأساسية حول كيفية تكوين عالمنا ، وماذا يحدث له الآن وكيف سيتطور في المستقبل.

الغرض من الدروس هو تعريف الأطفال بطبيعة تكوين الجسيمات الأولية والعناصر الكيميائية والأجرام السماوية. يتم اختزال نظريات أصل الكون للأطفال في عرض لنظرية الانفجار الأعظم. يستخدم المعلمون المواد المرئية: الشرائح والجداول والملصقات والرسوم التوضيحية. مهمتهم الرئيسية هي إيقاظ اهتمام الأطفال بالعالم المحيط بهم.

وفقًا لعلماء الفيزياء النظرية ، لم ينشأ الكون على الإطلاق كنتيجة للانفجار العظيم ، ولكن نتيجة تحول نجم رباعي الأبعاد إلى ثقب أسود ، مما أدى إلى إطلاق "القمامة". هذه القمامة هي التي أصبحت أساس كوننا.

طرح فريق من الفيزيائيين - رازية بورحسن ، ونييش أفشوردي ، وروبرت ب. مان - نظرية جديدة تمامًا عن ولادة كوننا. على الرغم من تعقيدها ، تشرح هذه النظرية العديد من النقاط الإشكالية في النظرة الحديثة للكون.

تتحدث النظرية المقبولة عمومًا عن ظهور الكون عن الدور الرئيسي في عملية الانفجار العظيم. تتوافق هذه النظرية مع الصورة المرصودة لتوسع الكون. ومع ذلك ، لديها بعض مجالات المشاكل. لذلك ، ليس من الواضح تمامًا ، على سبيل المثال ، كيف خلقت التفرد الكون بنفس درجة الحرارة تقريبًا في أجزاء مختلفة. بالنظر إلى عمر كوننا - حوالي 13.8 مليار سنة - من المستحيل تحقيق توازن درجة الحرارة الملحوظ.

يجادل العديد من علماء الكونيات بأن تمدد الكون يجب أن يكون أسرع من سرعة الضوء ، لكن أفشوردي يشير إلى عشوائية الانفجار العظيم ، لذلك ليس من الواضح كيف يمكن أن تتشكل منطقة ذات حجم أو آخر ، موحدة في درجة الحرارة.

نموذج جديد لأصل الكون يفسر هذا اللغز. الكون ثلاثي الأبعاد يطفو في النموذج الجديد مثل غشاء في كون رباعي الأبعاد. في الواقع ، الكون هو كائن مادي متعدد الأبعاد له أبعاد أقل من أبعاد الفضاء.

في الكون رباعي الأبعاد ، بالطبع ، هناك نجوم رباعية الأبعاد يمكنها العيش خلال دورة الحياة التي تتمتع بها النجوم ثلاثية الأبعاد في كوننا. ستتحول النجوم رباعية الأبعاد ، وهي الأكبر حجمًا ، والتي تنفجر في المستعرات الأعظمية في نهاية حياتها ، إلى ثقب أسود.

سيكون للثقب رباعي الأبعاد بدوره نفس أفق الحدث مثل ثقب أسود ثلاثي الأبعاد. أفق الحدث هو الحد الفاصل بين داخل الثقب الأسود وخارجه. في كون ثلاثي الأبعاد ، يتم تمثيل أفق الحدث هذا كسطح ثنائي الأبعاد ، بينما في كون رباعي الأبعاد يتم تمثيله على شكل كرة زائدة ثلاثية الأبعاد.

وهكذا ، عندما ينفجر نجم رباعي الأبعاد ، يتم تكوين غشاء ثلاثي الأبعاد من المادة المتبقية في أفق الحدث ، أي أن الكون يشبه عالمنا. يمكن لمثل هذا النموذج غير المعتاد للخيال البشري أن يجيب على السؤال عن سبب احتواء الكون على نفس درجة الحرارة تقريبًا: الكون رباعي الأبعاد الذي أدى إلى نشوء الكون ثلاثي الأبعاد كان موجودًا لفترة أطول بكثير من 13.8 مليار سنة.

من وجهة نظر الشخص الذي اعتاد على تقديم الكون كمساحة ضخمة وغير محدودة ، ليس من السهل إدراك النظرية الجديدة. من الصعب أن ندرك أن كوننا ربما يكون مجرد اضطراب محلي ، "ورقة على بركة" لثقب قديم رباعي الأبعاد ذي أبعاد هائلة.