Holografski univerzum: nova teorija prostor-vremena? Teorija ujedinjenog fizičkog univerzuma Nova teorija okruženja svemira

Predstavljamo vam potpuno novi pogled na nastanak Univerzuma, koji je razvila grupa teorijskih fizičara sa Univerziteta Indijana, a predstavio Nikodim Poplavsky, zaposlenik ovog univerziteta.
Svaka crna rupa sadrži novi univerzum, naš nije izuzetak, on postoji i unutar crne rupe. Ovakva izjava može izgledati čudno, ali upravo ova pretpostavka najbolje objašnjava rađanje Univerzuma i tok svih procesa koje danas promatramo.
Standardna teorija Velikog praska ne uspijeva odgovoriti na mnoga pitanja. To sugerira da je Univerzum počeo kao "singularnost" beskonačno male tačke koja sadrži beskonačno visoku koncentraciju materije koja proširuje svoju veličinu do stanja koje promatramo danas. Teorija inflacije, super-brze ekspanzije svemira, naravno daje odgovor na mnoga pitanja, poput toga zašto se veliki komadi koncentrisane materije u ranoj fazi razvoja Univerzuma nisu ujedinili u velika nebeska tijela: galaksije i jata galaksija. Ali mnoga pitanja ostaju bez odgovora. Na primjer: šta je počelo nakon Velikog praska? Šta je izazvalo Veliki prasak? Koji je izvor tajanstvene tamne energije koja dolazi izvan granica svemira?
Teorija da je naš svemir u potpunosti unutar crne rupe daje odgovore na ova i mnoga druga pitanja. Isključuje pojam fizički nemogućih karakteristika našeg univerzuma. I oslanja se na dvije centralne teorije fizike.
Prvo, to je opšta teorija relativnosti, moderna teorija gravitacije. Ona opisuje univerzum u velikim razmjerima. Svaki događaj u Univerzumu se smatra tačkom u prostoru, vremenu i prostor-vremenu. Masivni objekti kao što je Sunce izobličuju ili stvaraju "krivulje" prostor-vremena koje se može uporediti sa kuglom za kuglanje koja leži na visećem platnu. Gravitacijski udubljenje od Sunca mijenja kretanje Zemlje i drugih planeta koje kruže oko nje. Privlačenje planeta od strane Sunca nam se čini kao sila gravitacije.
Drugi zakon kvantne mehanike, na kojem se zasniva nova teorija, opisuje Univerzum na najmanjim skalama, kao što su atom i druge elementarne čestice.
Trenutno fizičari nastoje da spoje kvantnu mehaniku i opštu relativnost u jedinstvenu teoriju "kvantne gravitacije" kako bi na adekvatan način opisali najvažnije prirodne pojave, uključujući ponašanje subatomskih čestica u crnim rupama.
Šezdesetih godina prošlog vijeka adaptacija opšte teorije relativnosti da bi se uzeli u obzir efekti kvantne mehanike nazvana je Einstein-Carton-Sciama-Kibble teorija gravitacije. Ne samo da pruža novi korak ka razumijevanju kvantne gravitacije, već stvara i alternativnu sliku svijeta. Ova varijacija opšte relativnosti uključuje važno kvantno svojstvo majke poznato kao SPINOM.
Najmanje čestice, kao što su atomi i elektroni, imaju SPINOM, ili unutrašnji ugaoni moment, sličan rotaciji klizača na ledu. Na ovoj slici, SPIN čestica stupa u interakciju sa prostor-vremenom i daje mu svojstvo zvano "torzija". Da biste razumjeli ovo uvijanje, zamislite prostor ne kao dvodimenzionalno platno, već kao fleksibilnu jednodimenzionalnu šipku. Savijanje štapa odgovara prostorno-vremenskom uvijanju. Ako je štap tanak, možete ga uvrnuti, ali je teško vidjeti da li je uvrnut ili ne.
Izvrtanje prostora trebalo bi da bude primetno, odnosno veoma značajno u ranoj fazi nastanka Univerzuma ili u crnoj rupi. U ovim ekstremnim uslovima, uvijanje prostor-vremena trebalo bi da se manifestuje kao odbojna sila ili gravitacija za najbliže objekte sa zakrivljenosti prostor-vremena.
Kao i kod standardne verzije opšte teorije relativnosti, veoma masivne zvezde završavaju u crnim rupama: oblastima svemira iz kojih ništa, čak ni svetlost, ne može da pobegne.
Evo kakvu ulogu može odigrati proces uvijanja u početnom trenutku rođenja svemira:
U početku, gravitaciono privlačenje zakrivljenog prostora omogućiće da se uvijanje pretvori u silu odbijanja, što će dovesti do nestanka materije u manjim delovima prostora. Ali tada proces uvijanja postaje veoma jak, pretvarajući se u tačku beskonačne gustine, dostižući stanje izuzetno velike, ali konačne gustine. Budući da se energija može pretvoriti u masu, vrlo visoka gravitacijska energija u ovom izuzetno gustom stanju može uzrokovati intenzivno stvaranje čestica, što uvelike povećava masu unutar crne rupe.
Sve veći broj čestica sa SPIN-om će dovesti do višeg nivoa prostorno-vremenskog uvijanja. Odbojni moment uvijanja može zaustaviti kolaps materije i stvoriti efekat "velikog odskoka" nalik lopti koja prije toga izleti iz vode, što će dovesti do procesa širenja svemira. Kao rezultat toga, posmatramo procese raspodjele mase, oblika i geometrije svemira koji odgovaraju ovom fenomenu.
Zauzvrat, torzioni mehanizam nudi neverovatan scenario, na osnovu kojeg je svaka crna rupa u stanju da proizvede novi, mladi Univerzum u sebi.
Dakle, naš vlastiti svemir može biti unutar crne rupe smještene u drugom svemiru.
Kao što ne možemo vidjeti šta se dešava unutar crne rupe, tako ni posmatrači u matičnom univerzumu ne mogu vidjeti šta se dešava u našem svijetu.
Kretanje materije kroz granicu crne rupe naziva se "horizont događaja" i događa se samo u jednom smjeru, osiguravajući smjer vremenskog vektora, koji doživljavamo kao kretanje naprijed.
Strelu vremena u našem Univerzumu, naslijedili smo od matičnog Univerzuma, kroz proces uvijanja.
Uvrtanje takođe može objasniti uočenu neravnotežu između materije i antimaterije u svemiru. Konačno, proces uvijanja može biti izvor tamne energije, misteriozne forme energije koja prožima cijeli naš prostor, povećavajući brzinu širenja svemira. Geometrija uvijanja proizvodi "kozmološku konstantu" koja se proteže na vanjske sile i najjednostavniji je način da se objasni postojanje tamne energije. Stoga, uočeno ubrzano širenje svemira može biti najjači dokaz za proces uvijanja.
Twisting stoga pruža teorijsku osnovu za scenario u kojem novi univerzum postoji unutar svake crne rupe. Ovaj scenario također djeluje kao sredstvo za rješavanje nekoliko velikih problema u modernoj teoriji gravitacije i kosmologiji, iako fizičari još uvijek trebaju kombinirati kvantnu mehaniku Einstein-Carton-Sciama-Kibblea sa kvantnom teorijom gravitacije.
U međuvremenu, novo razumijevanje kosmičkih procesa postavlja druga važna pitanja. Na primjer, šta znamo o matičnom univerzumu i crnoj rupi koja sadrži naš svemir? Koliko slojeva matičnog univerzuma imamo? Kako možemo provjeriti da je naš svemir u crnoj rupi?
Potencijalno se potonja pitanja mogu istražiti, budući da se sve zvijezde i crne rupe rotiraju, naš univerzum je trebao naslijediti os rotacije matičnog univerzuma kao "preferirani smjer".
Nedavno istraživanje 15.000 galaksija na jednoj hemisferi svemira pokazalo je da su one "lijevo", odnosno rotiraju u smjeru kazaljke na satu, dok su na drugoj hemisferi galaksije "desne" ili u suprotnom smjeru. Ali ovo otkriće još uvijek zahtijeva razmišljanje. U svakom slučaju, sada je jasno da je proces uvijanja u geometriji prostor-vremena pravi korak ka uspješnoj teoriji kosmologije.

Nove elementarne čestice se više ne mogu detektovati. Takođe, alternativni scenario omogućava rešavanje problema masovne hijerarhije. Studija je objavljena na web stranici arXiv.org, više o tome govori Lenta.ru.

Teorija se zove Prirodnost. Definira se na energetskim skalama reda elektroslabe interakcije, nakon razdvajanja elektromagnetne i slabe interakcije. Ovo je bilo oko deset na minus trideset dva - deset na minus dvanaestoj sekundi nakon Velikog praska. Tada je, prema autorima novog koncepta, u Univerzumu postojala hipotetička elementarna čestica - rehiton (ili reheaton, od engleskog reheaton), čiji je raspad doveo do formiranja fizike koja se danas posmatra.

Kako je Univerzum postao hladniji (temperatura materije i radijacije su se smanjili) i ravniji (geometrija prostora se približila Euklidskoj), rehiton se raspao na mnoge druge čestice. Formirali su grupe čestica koje gotovo da nisu međusobno djelovale, gotovo identične u pogledu vrsta, ali se razlikuju po masi Higgsovog bozona, a time i po vlastitim masama.

Broj takvih grupa čestica, koje, prema naučnicima, postoje u modernom Univerzumu, dostiže nekoliko hiljada triliona. Jedna od ovih porodica uključuje i fiziku opisanu standardnim modelom (SM) i čestice i interakcije uočene u eksperimentima na LHC-u. Nova teorija omogućava napuštanje supersimetrije, koja se još uvijek neuspješno traži, i rješava problem hijerarhije čestica.

Konkretno, ako je masa Higgsovog bozona nastalog kao rezultat raspada rehitona mala, tada će masa preostalih čestica biti velika, i obrnuto. To je ono što rješava problem elektroslabe hijerarhije povezane s velikim jazom između eksperimentalno promatranih masa elementarnih čestica i energetskih skala ranog Univerzuma. Na primjer, pitanje zašto je elektron s masom od 0,5 megaelektronvolta skoro 200 puta lakši od miona s istim kvantnim brojevima nestaje samo po sebi - postoje potpuno isti skupovi čestica u Univerzumu gdje ta razlika nije toliko jaka .

Prema novoj teoriji, Higsov bozon uočen u eksperimentima na LHC-u je najlakša čestica ovog tipa, nastala kao rezultat raspada rehitona. Druge grupe još neotkrivenih čestica povezuju se sa težim bozonima - analozima trenutno otkrivenih i dobro proučenih leptona (koji ne učestvuju u jakoj interakciji) i hadrona (koji učestvuju u jakoj interakciji).

Nova teorija ne poništava, ali čini nepotrebnim uvođenje supersimetrije, koja podrazumijeva udvostručenje (barem) broja poznatih elementarnih čestica zbog prisustva superpartnera. Na primjer, za foton - fotino, kvark - squark, higgs - higgsino, i tako dalje. Spin superpartnera mora se razlikovati za polucijeli broj od spina originalne čestice.

Matematički, čestica i superčestica se kombinuju u jedan sistem (supermultiplet); svi kvantni parametri i mase čestica i njihovih partnera u egzaktnoj supersimetriji se poklapaju. Vjeruje se da je supersimetrija u prirodi narušena, pa stoga masa superpartnera znatno premašuje masu njihovih čestica. Da bi se otkrile supersimetrične čestice, bili su potrebni moćni akceleratori poput LHC-a.

Ako postoji supersimetrija ili bilo koje nove čestice ili interakcije, autori nove studije vjeruju da bi se oni mogli otkriti na skali od deset teraelektronvolti. Ovo je skoro na granici mogućnosti LHC-a, i ako je predložena teorija tačna, otkriće novih čestica tamo je krajnje malo vjerovatno.

Slika: arXiv.org

Signal blizu 750 gigaelektronvolta, koji bi mogao ukazivati ​​na raspad teške čestice na dva gama fotona, kako su naučnici iz saradnje CMS (Compact Muon Solenoid) i ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) koji rade na LHC-u prijavili 2015. i 2016. godine, je prepoznati statistički šum. Od 2012. godine, kada je postalo poznato otkriće Higgsovog bozona u CERN-u, nisu identificirane nove fundamentalne čestice predviđene SM ekstenzijama.

Kanadski i američki naučnik iranskog porijekla Nima Arkani-Hamed, koji je predložio novu teoriju, dobio je nagradu za osnovnu fiziku 2012. godine. Nagradu je iste godine ustanovio ruski biznismen Jurij Milner.

Stoga se očekuje pojava teorija u kojima nestaje potreba za supersimetrijom. "Postoji mnogo teoretičara, uključujući i mene, koji vjeruju da je ovo potpuno jedinstveno vrijeme kada rješavamo važna i sistemska pitanja, a ne o detaljima bilo koje sljedeće elementarne čestice", rekao je glavni autor nove studije, fizičar sa Univerziteta Princeton (SAD).

Ne dijele svi njegov optimizam. Dakle, fizičar Matt Strassler sa Univerziteta Harvard vjeruje da je matematičko opravdanje nove teorije nategnuto. U međuvremenu, Paddy Fox iz Enrico Fermi National Accelerator Laboratory u Bataviji (SAD) vjeruje da će nova teorija biti testirana u narednih deset godina. Po njegovom mišljenju, čestice formirane u grupi sa bilo kojim teškim Higsovim bozonom trebale bi ostaviti svoje tragove na CMB - drevnom mikrotalasnom zračenju predviđenom teorijom Velikog praska.

Veličina i raznolikost okolnog svijeta može zadiviti svaku maštu. Svi predmeti i objekti koji okružuju osobu, druge ljude, razne vrste biljaka i životinja, čestice koje se mogu vidjeti samo mikroskopom, kao i neshvatljiva zvjezdana jata: sve ih objedinjuje koncept "Univerzuma".

Teorije o nastanku svemira su ljudi razvijali dugo vremena. Unatoč nepostojanju čak ni početnog koncepta religije ili nauke, u radoznalim umovima starih ljudi postavljala su se pitanja o principima svjetskog poretka i o položaju osobe u prostoru koji ga okružuje. Teško je izbrojati koliko teorija o nastanku Univerzuma danas postoji, neke od njih proučavaju vodeći svjetski poznati naučnici, druge su iskreno fantastične.

Kosmologija i njen predmet

Moderna kosmologija - nauka o strukturi i razvoju svemira - smatra pitanje njegovog nastanka jednom od najzanimljivijih i još uvijek nedovoljno proučavanih misterija. Priroda procesa koji su doprinijeli nastanku zvijezda, galaksija, solarnih sistema i planeta, njihov razvoj, izvor nastanka Univerzuma, kao i njegova veličina i granice: sve je to samo kratka lista proučavanih problema od strane savremenih naučnika.

Potraga za odgovorima na temeljnu zagonetku o formiranju svijeta dovela je do toga da danas postoje različite teorije o nastanku, postojanju, razvoju Univerzuma. Uzbuđenje stručnjaka u potrazi za odgovorima, izgradnjom i testiranjem hipoteza je opravdano, jer će pouzdana teorija rođenja Univerzuma otkriti cijelom čovječanstvu vjerovatnoću postojanja života u drugim sistemima i planetama.

Teorije o nastanku Univerzuma imaju karakter naučnih koncepata, pojedinačnih hipoteza, religijskih učenja, filozofskih ideja i mitova. Svi su uslovno podijeljeni u dvije glavne kategorije:

1. Teorije prema kojima je svemir stvorio kreator. Drugim riječima, njihova suština je da je proces stvaranja Univerzuma bio svjesno i produhovljeno djelovanje, manifestacija volje
2. Teorije o nastanku Univerzuma, izgrađene na osnovu naučnih faktora. Njihovi postulati kategorički odbacuju i postojanje kreatora i mogućnost svjesnog stvaranja svijeta. Takve hipoteze se često zasnivaju na onome što se naziva principom osrednjosti. Oni ukazuju na vjerovatnoću postojanja života ne samo na našoj planeti, već i na drugima.

Kreacionizam - teorija stvaranja svijeta od strane Stvoritelja

Kao što ime implicira, kreacionizam (kreacija) je religiozna teorija o poreklu svemira. Ovaj pogled na svijet zasniva se na konceptu stvaranja Univerzuma, planete i čovjeka od strane Boga ili Stvoritelja.

Ideja je bila dominantna dugo vremena, sve do kraja 19. veka, kada se ubrzao proces akumulacije znanja u različitim oblastima nauke (biologija, astronomija, fizika), a evoluciona teorija je postala široko rasprostranjena. Kreacionizam je postao svojevrsna reakcija kršćana koji se pridržavaju konzervativnih pogleda na otkrića koja se stiču. Dominantna ideja u to vrijeme samo je povećala kontradikcije koje su postojale između religijskih i drugih teorija.

Koja je razlika između naučnih i religijskih teorija

Glavne razlike između teorija različitih kategorija leže prvenstveno u terminima koje koriste njihovi pristaše. Dakle, u naučnim hipotezama, umjesto kreatora - priroda, a umjesto stvaranja - porijeklo. Uz to, postoje pitanja koja su na sličan način pokrivena različitim teorijama ili čak potpuno duplicirana.

Teorije o nastanku svemira, koje pripadaju suprotnim kategorijama, datiraju samu pojavu svemira na različite načine. Na primjer, prema najčešćoj hipotezi (teorija Velikog praska), Univerzum je nastao prije oko 13 milijardi godina.

Nasuprot tome, religiozna teorija o poreklu svemira daje potpuno drugačije figure:

• Prema kršćanskim izvorima, starost svemira koji je stvorio Bog u vrijeme rođenja Isusa Krista bila je 3483-6984 godine.
• Hinduizam sugerira da je naš svijet star otprilike 155 biliona godina.

Kant i njegov kosmološki model

Sve do 20. veka većina naučnika je bila mišljenja da je univerzum beskonačan. Ovaj kvalitet karakteriziraju vrijeme i prostor. Osim toga, po njihovom mišljenju, Univerzum je bio statičan i ujednačen.

Ideju o beskonačnosti svemira u svemiru iznio je Isaac Newton. Razvojem ove pretpostavke bavio se i ko je razvio teoriju o nepostojanju vremenskih ograničenja. Idući dalje, u teorijskim pretpostavkama, Kant je proširio beskonačnost univerzuma na broj mogućih bioloških proizvoda. Ovaj postulat je značio da u uvjetima antičkog i ogromnog svijeta, bez kraja i početka, može postojati bezbroj mogućih opcija, uslijed kojih je pojava bilo koje biološke vrste stvarna.

Na osnovu mogućeg nastanka životnih oblika, Darwinova teorija je kasnije razvijena. Posmatranja zvjezdanog neba i rezultati astronomskih proračuna potvrdili su Kantov kosmološki model.

Ajnštajnove refleksije

Početkom 20. veka Albert Ajnštajn je objavio svoj model univerzuma. Prema njegovoj teoriji relativnosti, u Univerzumu se istovremeno odvijaju dva suprotna procesa: širenje i kontrakcija. Međutim, složio se sa mišljenjem većine naučnika o stacionarnosti Univerzuma, pa je uveo koncept kosmičke odbojne sile. Njegov uticaj je dizajniran da uravnoteži privlačnost zvijezda i zaustavi proces kretanja svih nebeskih tijela kako bi se održala statična priroda Univerzuma.

Model svemira - prema Einsteinu - ima određenu veličinu, ali nema granica. Takva kombinacija je izvodljiva samo kada je prostor zakrivljen na način kao što se javlja u sferi.

Karakteristike prostora ovakvog modela su:

• Trodimenzionalnost.
• Zatvaranje sebe.
• Homogenost (nedostatak centra i ruba), u kojoj su galaksije ravnomjerno raspoređene.

A. A. Fridman: Univerzum se širi

Tvorac revolucionarnog modela svemira koji se širi, A. A. Fridman (SSSR) izgradio je svoju teoriju na osnovu jednačina koje karakterišu opštu teoriju relativnosti. Istina, općeprihvaćeno mišljenje u naučnom svijetu tog vremena bilo je statičnost našeg svijeta, pa se njegovom radu nije poklanjala dužna pažnja.

Nekoliko godina kasnije, astronom Edwin Hubble došao je do otkrića koje je potvrdilo Friedmanove ideje. Otkriveno je uklanjanje galaksija iz obližnjeg Mliječnog puta. Istovremeno, činjenica da je brzina njihovog kretanja proporcionalna udaljenosti između njih i naše galaksije postala je nepobitna.

Ovo otkriće objašnjava konstantno "povlačenje" zvijezda i galaksija jednih u odnosu na druge, što dovodi do zaključka o širenju svemira.

Konačno, Friedmanove zaključke prepoznao je Ajnštajn, koji je naknadno spomenuo zasluge sovjetskog naučnika kao osnivača hipoteze o širenju svemira.

Ne može se reći da postoje kontradikcije između ove teorije i opšte teorije relativnosti, međutim, sa širenjem Univerzuma morao je postojati početni impuls koji je izazvao raspršivanje zvijezda. Po analogiji sa eksplozijom, ideja je nazvana "Veliki prasak".

Stephen Hawking i antropski princip

Rezultat proračuna i otkrića Stephena Hawkinga bila je antropocentrična teorija nastanka svemira. Njegov tvorac tvrdi da postojanje planete tako dobro pripremljene za ljudski život ne može biti slučajno.

Teorija Stivena Hokinga o nastanku svemira takođe predviđa postepeno isparavanje crnih rupa, njihov gubitak energije i emisiju Hokingovog zračenja.

Kao rezultat potrage za dokazima, identifikovano je i provjereno više od 40 karakteristika čije je poštovanje neophodno za razvoj civilizacije. Američki astrofizičar Hugh Ross procijenio je vjerovatnoću takve nenamjerne slučajnosti. Rezultat je bio broj 10 -53.

Naš univerzum sadrži trilion galaksija, od kojih svaka ima 100 milijardi zvijezda. Prema proračunima naučnika, ukupan broj planeta trebao bi biti 10 20. Ova brojka je 33 reda veličine manja od prethodno izračunate. Shodno tome, nijedna planeta u svim galaksijama ne može kombinovati uslove koji bi bili pogodni za spontani nastanak života.

Teorija velikog praska: nastanak svemira iz zanemarljive čestice

Naučnici koji podržavaju teoriju velikog praska dijele hipotezu da je svemir rezultat velikog praska. Glavni postulat teorije je tvrdnja da su prije ovog događaja svi elementi trenutnog Univerzuma bili zatvoreni u česticu koja je imala mikroskopske dimenzije. Dok su bili unutar njega, elementi su bili okarakterisani jedinstvenim stanjem u kojem indikatori kao što su temperatura, gustina i pritisak nisu mogli biti izmereni. One su beskrajne. Na materiju i energiju u ovom stanju ne utiču zakoni fizike.

Ono što se dogodilo prije 15 milijardi godina naziva se nestabilnost koja je nastala unutar čestice. Razbacani najmanji elementi postavili su temelje za svijet koji danas poznajemo.

U početku, Univerzum je bio maglina formirana od sićušnih čestica (manjih od atoma). Zatim su, kada su se spojili, formirali atome, koji su služili kao osnova zvjezdanih galaksija. Odgovaranje na pitanja o tome šta se dogodilo prije eksplozije, kao i šta je izazvalo, najvažniji su zadaci ove teorije o nastanku Univerzuma.

Tabela shematski prikazuje faze formiranja svemira nakon velikog praska.

Kao što slijedi iz gornjih podataka, svemir se nastavlja širiti i hladiti.

Stalno povećanje udaljenosti između galaksija je glavni postulat: ono što razlikuje teoriju velikog praska. Nastanak svemira na ovaj način može se potvrditi pronađenim dokazima. Postoje i razlozi za njegovo pobijanje.

Problemi teorije

S obzirom da teorija velikog praska nije dokazana u praksi, nije iznenađujuće da postoji nekoliko pitanja na koja ona ne može dati odgovor:

1. Singularnost. Ova riječ označava stanje svemira, komprimirano u jednu tačku. Problem teorije velikog praska je nemogućnost opisa procesa koji se odvijaju u materiji i prostoru u takvom stanju. Ovdje se ne primjenjuje opći zakon relativnosti, pa je nemoguće napraviti matematički opis i jednačine za modeliranje.
   Fundamentalna nemogućnost dobijanja odgovora na pitanje o početnom stanju Univerzuma diskredituje teoriju od samog početka. Njena nefikcijska izlaganja imaju tendenciju da zataškaju ili samo usput spominju ovu složenost. Međutim, za naučnike koji rade na obezbeđivanju matematičke osnove za teoriju velikog praska, ova poteškoća je prepoznata kao velika prepreka.
2. Astronomija. U ovoj oblasti teorija velikog praska se suočava sa činjenicom da ne može opisati proces nastanka galaksija. Na osnovu modernih verzija teorija, moguće je predvidjeti kako se pojavljuje homogeni oblak plina. Istovremeno, njegova gustina bi do sada trebala biti oko jedan atom po kubnom metru. Da biste dobili nešto više, ne možete bez prilagođavanja početnog stanja Univerzuma. Nedostatak informacija i praktičnog iskustva u ovoj oblasti postaju ozbiljne prepreke daljem modeliranju.

Postoji i neslaganje između izračunate mase naše galaksije i podataka dobijenih proučavanjem brzine njenog privlačenja prema svemu sudeći, težina naše galaksije je deset puta veća nego što se mislilo.

Kosmologija i kvantna fizika

Danas ne postoje kosmološke teorije koje se ne oslanjaju na kvantnu mehaniku. Uostalom, bavi se opisom ponašanja atomske i kvantne fizike.Razlika između kvantne fizike i klasične fizike (koju je izložio Newton) je u tome što druga posmatra i opisuje materijalne objekte, dok prva pretpostavlja isključivo matematički opis samo posmatranje i merenje. Za kvantnu fiziku materijalne vrijednosti ne predstavljaju predmet istraživanja, ovdje sam promatrač djeluje kao dio situacije koja se proučava.

Na osnovu ovih karakteristika, kvantna mehanika ima poteškoća da opiše univerzum, jer je posmatrač deo univerzuma. Međutim, govoreći o nastanku svemira, nemoguće je zamisliti autsajdere. Pokušaji da se razvije model bez učešća spoljnog posmatrača krunisani su kvantnom teorijom porekla Univerzuma J. Wheelera.

Njegova suština je da u svakom trenutku vremena dolazi do cijepanja Univerzuma i formiranja beskonačnog broja kopija. Kao rezultat, svaki od paralelnih Univerzuma se može posmatrati, a posmatrači mogu vidjeti sve kvantne alternative. U isto vrijeme, originalni i novi svijet su stvarni.

model inflacije

Glavni zadatak koji teorija inflacije treba da riješi je traženje odgovora na pitanja koja su ostala neistražena od strane teorije velikog praska i teorije ekspanzije. naime:

1. Zašto se svemir širi?
2. Šta je veliki prasak?

U tu svrhu, inflatorna teorija nastanka svemira predviđa ekstrapolaciju širenja na nultu tačku u vremenu, zaključak cjelokupne mase svemira u jednoj tački i formiranje kosmološke singularnosti, što je često koji se naziva veliki prasak.

Irelevantnost opšte teorije relativnosti, koja se u ovom trenutku ne može primeniti, postaje očigledna. Kao rezultat, samo teorijske metode, proračuni i zaključci mogu se primijeniti za razvoj općenitije teorije (ili "nove fizike") i rješavanje problema kosmološke singularnosti.

Nove alternativne teorije

Uprkos uspjehu modela kosmičke inflacije, postoje naučnici koji mu se protive, nazivajući ga neodrživim. Njihov glavni argument je kritika rješenja predloženih u teoriji. Protivnici tvrde da rezultirajuća rješenja ostavljaju neke detalje izostavljene, drugim riječima, umjesto rješavanja problema početnih vrijednosti, teorija ih samo vješto prekriva.

Alternativa je nekoliko egzotičnih teorija, čija se ideja temelji na formiranju početnih vrijednosti prije velikog praska. Nove teorije o nastanku svemira mogu se ukratko opisati na sljedeći način:

• Teorija struna. Njegovi pristalice predlažu da se, pored uobičajenih četiri dimenzije prostora i vremena, uvedu dodatne dimenzije. Oni bi mogli igrati ulogu u ranim fazama svemira, a trenutno su u zbijenom stanju. Odgovarajući na pitanje o razlogu njihove kompaktifikacije, naučnici nude odgovor da je svojstvo superstruna T-dualnost. Stoga se žice "namotaju" na dodatne dimenzije i njihova veličina je ograničena.
• Brane teorija. Naziva se i M-teorija. U skladu sa svojim postulatima, na početku formiranja Univerzuma postoji hladni statički petodimenzionalni prostor-vreme. Četiri od njih (prostorne) imaju ograničenja, odnosno zidove - trobrane. Naš prostor je jedan od zidova, a drugi je skriven. Treća trobrana se nalazi u četvorodimenzionalnom prostoru, ograničena je sa dve granične brane. Teorija smatra da se treća brana sudara s našom i oslobađa veliku količinu energije. Upravo ovi uslovi postaju povoljni za nastanak velikog praska.

1. Ciklične teorije poriču jedinstvenost Velikog praska, tvrdeći da svemir prelazi iz jednog stanja u drugo. Problem sa takvim teorijama je povećanje entropije, prema drugom zakonu termodinamike. Posljedično, trajanje prethodnih ciklusa bilo je kraće, a temperatura tvari znatno viša nego za vrijeme Velikog praska. Vjerovatnoća za to je izuzetno mala.

Bez obzira koliko teorija o nastanku svemira postoji, samo dvije od njih su izdržale test vremena i prevazišle problem sve veće entropije. Razvili su ih naučnici Steinhardt-Turok i Baum-Frampton.

Ove relativno nove teorije o nastanku svemira iznesene su 80-ih godina prošlog veka. Imaju mnogo sljedbenika koji razvijaju modele zasnovane na tome, traže dokaze o pouzdanosti i rade na otklanjanju kontradikcija.

Teorija struna

Jedna od najpopularnijih među teorijama nastanka svemira - Prije nego što pređemo na opis njegove ideje, potrebno je razumjeti koncepte jednog od najbližih konkurenata, standardnog modela. Pretpostavlja se da se materija i interakcije mogu opisati kao određeni skup čestica, podijeljenih u nekoliko grupa:

• Kvarkovi.
• Leptoni.
• Bozoni.

Ove čestice su, u stvari, građevni blokovi svemira, budući da su toliko male da se ne mogu podijeliti na komponente.

Posebnost teorije struna je tvrdnja da takve cigle nisu čestice, već ultramikroskopske žice koje osciliraju. U ovom slučaju, oscilirajući na različitim frekvencijama, žice postaju analogi različitih čestica opisanih u standardnom modelu.

Da bismo razumjeli teoriju, moramo shvatiti da žice nisu nikakva materija, one su energija. Stoga teorija struna zaključuje da su svi elementi svemira sastavljeni od energije.

Vatra je dobra analogija. Gledajući ga, stiče se utisak njegove materijalnosti, ali se ne može dodirnuti.

Kosmologija za školsku decu

Teorije o nastanku Univerzuma ukratko se izučavaju u školama na časovima astronomije. Studenti se podučavaju osnovnim teorijama o tome kako je nastao naš svijet, šta se sa njim sada dešava i kako će se razvijati u budućnosti.

Svrha nastave je upoznavanje djece sa prirodom formiranja elementarnih čestica, hemijskih elemenata i nebeskih tijela. Teorije o nastanku svemira za djecu svode se na prikaz teorije velikog praska. Nastavnici koriste vizuelni materijal: slajdove, tabele, postere, ilustracije. Njihov glavni zadatak je probuditi interesovanje djece za svijet koji ih okružuje.

Univerzum, prema teoretskim fizičarima, uopće nije nastao kao rezultat Velikog praska, već kao rezultat transformacije četverodimenzionalne zvijezde u crnu rupu, što je izazvalo oslobađanje "smeća". Upravo je ovo smeće postalo osnova našeg univerzuma.

Tim fizičara - Razieh Pourhasan, Niyesh Afshordi i Robert B. Mann - iznio je potpuno novu teoriju o rođenju našeg svemira. Uz svu svoju složenost, ova teorija objašnjava mnoge problematične tačke u modernom pogledu na svemir.

Općeprihvaćena teorija o nastanku Univerzuma govori o ključnoj ulozi u ovom procesu Velikog praska. Ova teorija je u skladu sa uočenom slikom širenja Univerzuma. Međutim, ona ima nekoliko problematičnih područja. Dakle, nije sasvim jasno, na primjer, kako je singularitet stvorio Univerzum sa gotovo istom temperaturom u različitim dijelovima. S obzirom na starost našeg svemira - oko 13,8 milijardi godina - nemoguće je postići uočenu temperaturnu ravnotežu.

Mnogi kosmolozi tvrde da je širenje svemira moralo biti brže od brzine svjetlosti, ali Afshordi primjećuje slučajnost Velikog praska, tako da nije jasno kako bi se moglo formirati područje jedne ili druge veličine, ujednačene temperature.

Novi model nastanka svemira objašnjava ovu misteriju. Trodimenzionalni univerzum pluta u novom modelu poput membrane u četverodimenzionalnom svemiru. U stvari, Univerzum je višedimenzionalni fizički objekt čija je dimenzija manja od dimenzije prostora.

U 4D svemiru, naravno, postoje 4D zvijezde koje mogu živjeti kroz životni ciklus koji 3D zvijezde imaju u našem svemiru. Četvorodimenzionalne zvijezde, koje su najmasivnije, eksplodiraju u supernovama na kraju svog života, pretvorit će se u crnu rupu.

Četvorodimenzionalna rupa bi zauzvrat imala isti horizont događaja kao i trodimenzionalna crna rupa. Horizont događaja je granica između unutrašnjosti crne rupe i spoljašnjosti. U trodimenzionalnom univerzumu, ovaj horizont događaja je predstavljen kao dvodimenzionalna površina, dok je u četvorodimenzionalnom svemiru predstavljen kao trodimenzionalna hipersfera.

Dakle, kada četverodimenzionalna zvijezda eksplodira, od preostalog materijala na horizontu događaja formira se trodimenzionalna brana, odnosno Univerzum je sličan našem. Takav neobičan model za ljudsku maštu može odgovoriti na pitanje zašto Univerzum ima skoro istu temperaturu: četverodimenzionalni univerzum koji je doveo do trodimenzionalnog univerzuma postojao je mnogo duže od 13,8 milijardi godina.

Sa stanovišta osobe koja je navikla da Univerzum predstavlja kao ogroman i beskonačan prostor, nije lako sagledati novu teoriju. Teško je shvatiti da je naš svemir možda samo lokalna perturbacija, „list na jezercu“ drevne četverodimenzionalne rupe ogromnih dimenzija.