Golografik olam: fazo-vaqtning yangi nazariyasi? Yagona fizik olam nazariyasi Koinot muhitining yangi nazariyasi

Sizga Indiana universitetining bir guruh nazariy fiziklari tomonidan ishlab chiqilgan va ushbu universitet xodimi Nikodim Poplavskiy tomonidan taqdim etilgan Olamning paydo bo'lishi haqidagi mutlaqo yangi ko'rinishni taqdim etamiz.
Har bir qora tuynukda yangi koinot mavjud, bizniki ham bundan mustasno emas, u qora tuynuk ichida ham mavjud. Bunday bayonot g'alati tuyulishi mumkin, ammo aynan shu taxmin koinotning tug'ilishi va bugungi kunda biz kuzatayotgan barcha jarayonlarning borishini eng yaxshi tushuntiradi.
Katta portlashning standart nazariyasi ko'plab savollarga javob bera olmaydi. Bu shuni ko'rsatadiki, koinot cheksiz kichik nuqtaning "yagonaligi" sifatida boshlangan va materiyaning cheksiz yuqori konsentratsiyasini o'z ichiga oladi va uning hajmini bugungi kunda biz kuzatayotgan holatgacha kengaytiradi. Inflyatsiya nazariyasi, kosmosning o'ta tez kengayishi, albatta, ko'plab savollarga javob beradi, masalan, koinot rivojlanishining dastlabki bosqichida nega aynan kichik konsentrlangan materiya bo'laklari yirik samoviy jismlarga: galaktikalar va galaktikalar klasterlariga birlashgan. Ammo ko'plab savollar javobsiz qolmoqda. Masalan: Katta portlashdan keyin nima boshlandi? Katta portlashga nima sabab bo'ldi? Koinot chegaralaridan tashqarida kelgan sirli qorong'u energiyaning manbai nima?
Bizning koinotimiz butunlay qora tuynuk ichida ekanligi haqidagi nazariya shu va boshqa ko'plab savollarga javob beradi. Bu bizning koinotimizning jismoniy imkonsiz xususiyatlari tushunchasini istisno qiladi. Va u fizikaning ikkita markaziy nazariyasiga tayanadi.
Birinchidan, bu umumiy nisbiylik nazariyasi, zamonaviy tortishish nazariyasi. U koinotni keng miqyosda tasvirlaydi. Olamdagi har qanday hodisa fazo, vaqt va makon-vaqtdagi nuqta sifatida qaraladi. Quyosh kabi massiv ob'ektlar osilgan tuvalda yotgan bouling to'pi bilan taqqoslanadigan bo'sh vaqt "egri"larini buzadi yoki yaratadi. Quyoshning tortishish kuchi Yer va uning atrofida aylanadigan boshqa sayyoralarning harakatini o'zgartiradi. Sayyoralarning Quyosh tomonidan tortilishi bizga tortishish kuchi sifatida ko'rinadi.
Yangi nazariyaga asoslanadigan kvant mexanikasining ikkinchi qonuni Olamni atom va boshqa elementar zarralar kabi eng kichik miqyosda tasvirlaydi.
Hozirgi vaqtda fiziklar eng muhim tabiiy hodisalarni, shu jumladan qora tuynuklardagi subatomik zarrachalarning xatti-harakatlarini etarli darajada tasvirlash uchun kvant mexanikasi va umumiy nisbiylik nazariyasini yagona "kvant tortishish" nazariyasiga birlashtirishga intilmoqda.
1960-yillarda kvant mexanikasi taʼsirini hisobga olgan holda umumiy nisbiylik nazariyasining moslashuvi Eynshteyn-Karton-Sciama-Kibble tortishish nazariyasi deb nomlandi. U nafaqat kvant gravitatsiyasini tushunishga yangi qadam tashlabgina qolmay, balki dunyoning muqobil rasmini yaratadi. Umumiy nisbiylikning bu o'zgarishi onaning SPIN deb nomlanuvchi muhim kvant xususiyatini o'z ichiga oladi.
Atomlar va elektronlar kabi kichik zarralar SPIN yoki ichki burchak momentumiga ega bo'lib, ular muz ustida skeyterning aylanishiga o'xshaydi. Ushbu rasmda zarrachalarning SPIN vaqti fazo-vaqt bilan o'zaro ta'sir qiladi va uni "burilish" deb nomlangan xususiyat bilan ta'minlaydi. Bunday burilishni tushunish uchun bo'shliqni ikki o'lchovli tuval sifatida emas, balki moslashuvchan bir o'lchovli novda sifatida tasavvur qiling. Rodning egilishi fazoviy-vaqt burilishiga mos keladi. Agar novda yupqa bo'lsa, siz uni burishingiz mumkin, lekin uning burishgan yoki o'ralganligini bilish qiyin.
Koinotning burishishi koinotning paydo bo'lishining dastlabki bosqichida yoki qora tuynukda sezilarli bo'lishi kerak, aniqrog'i, sezilarli bo'lishi kerak. Bunday ekstremal sharoitlarda fazo-vaqtning burilishi fazo-vaqt egriligiga eng yaqin bo'lgan jismlar uchun itaruvchi kuch yoki tortishish kuchi sifatida namoyon bo'lishi kerak.
Umumiy nisbiylikning standart versiyasida bo'lgani kabi, juda massiv yulduzlar qora tuynuklarga tushadi: hech narsa, hatto yorug'lik ham qochib qutula olmaydigan kosmos hududlari.
Koinotning paydo bo'lishining dastlabki daqiqalarida burilish jarayoni qanday rol o'ynashi mumkin:
Dastlab, egri bo'shliqning tortishish kuchi buralishning itaruvchi kuchga aylanishiga imkon beradi, bu esa kosmosning kichikroq hududlarida materiyaning yo'qolishiga olib keladi. Ammo keyin burish jarayoni juda kuchli bo'lib, cheksiz zichlik nuqtasiga aylanadi, nihoyatda yuqori, ammo cheklangan zichlik holatiga etadi. Energiya massaga aylanishi mumkinligi sababli, bu o'ta zich holatdagi juda yuqori tortishish energiyasi zarrachalarning intensiv hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin, bu esa qora tuynuk ichidagi massani sezilarli darajada oshiradi.
SPIN zarralari sonining ko'payishi fazoviy-vaqt burilishlarining yuqori darajalariga olib keladi. Burilishning jirkanch momenti materiyaning qulashini to'xtatishi va suvdan uchib ketgan ilgari cho'kib ketgan to'pni eslatuvchi "katta sakrash" effektini yaratishi mumkin, bu esa olamning kengayish jarayoniga olib keladi. Buning natijasida biz koinot massasi, shakli va geometriyasining taqsimlanishida ushbu hodisaga mos keladigan jarayonlarni kuzatamiz.
O'z navbatida, buralish mexanizmi ajoyib stsenariyni taklif qiladi, uning asosida har bir qora tuynuk o'z ichida yangi, yosh koinotni yaratishga qodir.
Shunday qilib, bizning olamimiz boshqa koinotda joylashgan qora tuynuk ichida joylashgan bo'lishi mumkin.
Biz qora tuynuk ichida nima sodir bo'layotganini ko'ra olmaganimiz kabi, ota-olamdagi har qanday kuzatuvchi bizning dunyomizda nima sodir bo'layotganini ko'ra olmaydi.
Qora tuynuk chegarasi bo'ylab materiyaning harakati "voqea gorizonti" deb ataladi va biz oldinga harakat sifatida qabul qiladigan vaqt vektorining yo'nalishini ta'minlovchi faqat bitta yo'nalishda sodir bo'ladi.
Bizning koinotimizdagi vaqt o'qi bizning ota-onamizdan burish jarayoni orqali meros bo'lib o'tgan.
Twisting, shuningdek, koinotdagi materiya va antimateriya o'rtasidagi kuzatilgan nomutanosiblikni ham tushuntirishi mumkin. Nihoyat, burilish jarayoni qorong'u energiya manbai bo'lishi mumkin, bu bizning butun kosmosimizga kirib boradigan va koinotning kengayish tezligini oshiradigan sirli energiya shaklidir. Burilish geometriyasi tashqi kuchlarga taalluqli va qorong'u energiya mavjudligini tushuntirishning eng oddiy usuli bo'lgan "kosmologik konstanta" ni hosil qiladi. Shunday qilib, koinotning kuzatilgan tezlashuvi burilish jarayonining eng kuchli dalili bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, burish har bir qora tuynuk ichida yangi koinot mavjud bo'lgan stsenariyning nazariy asosini beradi. Ushbu stsenariy, shuningdek, zamonaviy tortishish nazariyasi va kosmologiyasining bir qancha asosiy muammolarini hal qilish vositasi bo'lib xizmat qiladi, ammo fiziklar hali ham Eynshteyn-Karton-Sciama-Kibble kvant mexanikasini tortishishning kvant nazariyasi bilan birlashtirishi kerak.
Shu bilan birga, kosmik jarayonlarning yangi tushunchasi boshqa muhim savollarni tug'diradi. Masalan, biz ota-ona olam va bizning olamimiz joylashgan qora tuynuk haqida nimalarni bilamiz? Bizda ota-ona olamning nechta qatlami bor? Bizning koinotimiz qora tuynukda ekanligini qanday tekshirish mumkin?
Potensial ravishda, oxirgi savollarni o'rganish mumkin, chunki barcha yulduzlar va qora tuynuklar aylanadi, bizning koinotimiz o'zining "afzal yo'nalishi" sifatida ota-olamning aylanish o'qini meros qilib olishi kerak edi.
Koinotning bir yarim sharidagi 15 000 ta galaktikalar o'rtasida yaqinda o'tkazilgan so'rov shuni ko'rsatdiki, ular "chap qo'l", ya'ni ular soat yo'nalishi bo'yicha aylanadi, boshqa yarim shardagi galaktikalar esa "o'ng qo'l" yoki soat miliga teskari yo'nalishda aylanadi. Ammo bu kashfiyot hali ham tushunishni talab qiladi. Qanday bo'lmasin, endi aniq: fazo - vaqt geometriyasida burilish jarayoni kosmologiyaning muvaffaqiyatli nazariyasiga to'g'ri qadamdir.

Endi yangi elementar zarralarni aniqlash mumkin bo'lmaydi. Shuningdek, muqobil stsenariy bizga ommaviy ierarxiya muammosini hal qilishga imkon beradi. Tadqiqot arXiv.org veb-saytida e'lon qilindi, bu haqda Lenta.ru batafsil gapiradi.

Bu nazariya tabiiylik deb nomlangan. U elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlarni ajratgandan so'ng, elektr kuchsiz o'zaro ta'sir tartibining energiya shkalalarida aniqlanadi. Bu Katta portlashdan keyin taxminan o'ndan minus o'ttiz ikkidan o'ndan minus o'n ikkinchi soniyagacha bo'lgan. Keyin, yangi kontseptsiya mualliflarining fikriga ko'ra, Koinotda faraziy elementar zarracha - rechiton (yoki reheaton, ingliz reheatonidan) mavjud bo'lib, uning parchalanishi bugungi kunda kuzatilayotgan fizikaning shakllanishiga olib keldi.

Olam sovuqlashgani (modda va nurlanishning harorati pasaygan) va tekislashgani (kosmosning geometriyasi Evklidga yaqinlashgan), rexiton boshqa ko'plab zarrachalarga bo'lingan. Ular bir-biri bilan deyarli o'zaro ta'sir qilmaydigan, turlari bo'yicha deyarli bir xil, lekin Xiggs bozonining massasi va shuning uchun o'z massalari bilan farq qiladigan zarrachalar guruhlarini hosil qildilar.

Olimlarning fikriga ko'ra, zamonaviy koinotda mavjud bo'lgan bunday zarralar guruhlari soni bir necha ming trillionga etadi. Ushbu oilalardan biri Standart Model (SM) tomonidan tasvirlangan fizikani va LHCda tajribalarda kuzatilgan zarralar va o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga oladi. Yangi nazariya odamlar hali ham muvaffaqiyatga erisha olmayotgan supersimmetriyadan voz kechishga imkon beradi va zarralar ierarxiyasi muammosini hal qiladi.

Xususan, rexitonning yemirilishi natijasida hosil bo‘lgan Xiggs bozonining massasi kichik bo‘lsa, qolgan zarrachalarning massasi katta bo‘ladi va aksincha. Bu elementar zarrachalarning eksperimental ravishda kuzatilgan massalari va dastlabki koinotning energiya shkalalari o'rtasidagi katta bo'shliq bilan bog'liq bo'lgan elektr zaif ierarxiya muammosini hal qiladigan narsa. Masalan, nima uchun massasi 0,5 megaelektronvolt bo'lgan elektron bir xil kvant raqamlariga ega bo'lgan muondan deyarli 200 baravar engilroq degan savol o'z-o'zidan yo'qoladi - koinotda bu farq unchalik aniq bo'lmagan bir xil zarralar to'plami mavjud. .

Yangi nazariyaga ko'ra, LHCda o'tkazilgan tajribalarda kuzatilgan Xiggs bozoni rexitonning parchalanishi natijasida hosil bo'lgan ushbu turdagi eng engil zarradir. Og'irroq bozonlar bilan bog'liq bo'lib, hali ochilmagan zarrachalarning boshqa guruhlari - hozirda kashf etilgan va yaxshi o'rganilgan leptonlar (kuchli o'zaro ta'sirda ishtirok etmaydi) va adronlar (kuchli o'zaro ta'sirda ishtirok etuvchi) analoglari.

Yangi nazariya superpartnerlarning mavjudligi sababli ma'lum elementar zarrachalar sonini ikki baravar oshirishni (hech bo'lmaganda) o'z ichiga olgan supersimmetriyani joriy qilishni bekor qilmaydi, balki kamroq zaruratga aylantiradi. Masalan, foton uchun - fotino, kvark - skvark, higgs - higgsino va boshqalar. Superpartnerlarning spini asl zarrachaning spinidan yarim butun son bilan farq qilishi kerak.

Matematik jihatdan zarra va super zarra bir tizimga (supermultiplet) birlashtirilgan; zarralar va ularning sheriklarining barcha kvant parametrlari va massalari aniq supersimmetriyaga to'g'ri keladi. Tabiatda supersimmetriya buzilgan deb ishoniladi va shuning uchun super sheriklarning massasi ularning zarralari massasidan sezilarli darajada oshadi. Supersimmetrik zarralarni aniqlash uchun LHC kabi kuchli tezlatgichlar kerak edi.

Agar supersimmetriya yoki har qanday yangi zarrachalar yoki o'zaro ta'sirlar mavjud bo'lsa, unda yangi tadqiqot mualliflarining fikriga ko'ra, ularni o'n teraelektronvolt shkalalarida topish mumkin. Bu deyarli LHC imkoniyatlari chegarasida va agar taklif qilingan nazariya to'g'ri bo'lsa, u erda yangi zarrachalarning kashf etilishi juda dargumon.

Rasm: arXiv.org

2015 va 2016 yillarda LHCda ishlaydigan CMS (Compact Muon Solenoid) va ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) hamkorligi olimlari og'ir zarrachaning ikkita gamma-nurli fotonga parchalanishini ko'rsatishi mumkin bo'lgan 750 gigaelektronvoltga yaqin signal. , statistik shovqin deb tan olingan. 2012 yildan so'ng, CERNda Xiggs bozonining kashf etilishi ma'lum bo'lgach, SM kengaytmalari bilan bashorat qilingan yangi fundamental zarrachalar aniqlanmadi.

Yangi nazariyani taklif qilgan kanadalik va eronlik amerikalik olim Nima Arkani-Xamed 2012 yilda fundamental fizika mukofotiga sazovor bo'ldi. Mukofot o'sha yili rossiyalik tadbirkor Yuriy Milner tomonidan ta'sis etilgan.

Shu sababli, supersimmetriyaga bo'lgan ehtiyoj yo'qolgan nazariyalarning paydo bo'lishi kutilmoqda. "Ko'plab nazariyotchilar bor, ular orasida men ham borki, ular biz har qanday elementar zarracha tafsilotlari haqida emas, balki muhim va tizimli bo'lgan savollarni ko'rib chiqayotgan juda noyob davrdir", dedi yangi tadqiqotning etakchi muallifi. , Prinston universiteti (AQSh) fizikasi.

Hamma ham uning optimizmini baham ko'rmaydi. Shunday qilib, Garvard universitetidan fizik Mett Strassler yangi nazariyaning matematik asoslari juda uzoq, deb hisoblaydi. Ayni paytda, Bataviadagi (AQSh) Enriko Fermi milliy tezlatkich laboratoriyasidan Peddi Foks yangi nazariyani yaqin o‘n yil ichida sinab ko‘rish mumkin, deb hisoblaydi. Uning fikricha, har qanday og'ir Xiggs bozoniga ega bo'lgan guruhda hosil bo'lgan zarralar kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishida o'z izlarini qoldirishi kerak - Katta portlash nazariyasi tomonidan bashorat qilingan qadimgi mikroto'lqinli nurlanish.

Atrofdagi dunyoning ulug'vorligi va xilma-xilligi har qanday tasavvurni hayratda qoldirishi mumkin. Odamlarni, boshqa odamlarni o'rab turgan barcha ob'ektlar va ob'ektlar, har xil turdagi o'simliklar va hayvonlar, faqat mikroskop bilan ko'rish mumkin bo'lgan zarralar, shuningdek, tushunarsiz yulduz klasterlari: ularning barchasi "Olam" tushunchasi bilan birlashtirilgan.

Olamning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar inson tomonidan uzoq vaqt davomida ishlab chiqilgan. Hatto din yoki fanning asosiy tushunchasi yo'qligiga qaramay, qadimgi odamlarning qiziquvchan ongida dunyo tartibining tamoyillari va uni o'rab turgan makonda insonning mavqei haqida savollar paydo bo'ldi. Bugungi kunda koinotning paydo bo'lishi haqida qancha nazariyalar mavjudligini sanash qiyin, ulardan ba'zilari dunyoga mashhur olimlar tomonidan o'rganilgan, boshqalari esa mutlaqo hayoliydir.

Kosmologiya va uning predmeti

Zamonaviy kosmologiya - koinotning tuzilishi va rivojlanishi haqidagi fan - uning kelib chiqishi masalasini eng qiziqarli va hali ham etarlicha o'rganilmagan sirlardan biri deb biladi. Yulduzlar, galaktikalar, quyosh tizimlari va sayyoralarning paydo bo'lishiga hissa qo'shgan jarayonlarning tabiati, ularning rivojlanishi, koinotning paydo bo'lishining manbai, shuningdek uning hajmi va chegaralari: bularning barchasi o'rganilgan masalalarning qisqacha ro'yxati. zamonaviy olimlar tomonidan.

Dunyoning paydo bo'lishi haqidagi fundamental jumboqga javob izlash bugungi kunda Olamning paydo bo'lishi, mavjudligi va rivojlanishi haqida turli xil nazariyalar mavjudligiga olib keldi. Javoblarni izlayotgan, gipotezalarni yaratish va sinovdan o'tkazayotgan mutaxassislarning hayajonlari oqlanadi, chunki koinotning tug'ilishining ishonchli nazariyasi butun insoniyatga boshqa tizimlar va sayyoralarda hayot mavjudligi ehtimolini ochib beradi.

Olamning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar ilmiy tushunchalar, individual farazlar, diniy ta'limotlar, falsafiy g'oyalar va afsonalar xarakteriga ega. Ularning barchasi shartli ravishda ikkita asosiy toifaga bo'linadi:

1. Koinotni yaratuvchi tomonidan yaratilgan nazariyalar. Boshqacha aytganda, ularning mohiyati shundaki, Olamni yaratish jarayoni ongli va ruhiy harakat, irodaning namoyon bo'lishi edi.
2. Ilmiy omillar asosida qurilgan olamning kelib chiqishi nazariyalari. Ularning postulatlari yaratuvchining mavjudligini ham, dunyoni ongli ravishda yaratish imkoniyatini ham qat'iyan rad etadi. Bunday farazlar ko'pincha o'rtachalik printsipi deb ataladigan narsaga asoslanadi. Ular nafaqat bizning sayyoramizda, balki boshqalarda ham hayotning mavjudligini taklif qiladi.

Kreatsionizm - dunyoni Yaratuvchi tomonidan yaratish nazariyasi

Nomidan ko'rinib turibdiki, kreatsionizm (yaratilish) koinotning kelib chiqishi haqidagi diniy nazariyadir. Bu dunyoqarash koinot, sayyora va insonning xudo yoki Yaratuvchi tomonidan yaratilishi tushunchasiga asoslanadi.

G‘oya uzoq vaqt davomida, ya’ni 19-asr oxirigacha, fanning turli sohalarida (biologiya, astronomiya, fizika) bilimlarni to‘plash jarayoni jadallashib, evolyutsiya nazariyasi keng tarqalguncha hukmronlik qildi. Yaratilayotgan kashfiyotlarga konservativ qarashlarga ega bo'lgan nasroniylarning o'ziga xos reaktsiyasi kreatsionizmga aylandi. O'sha paytdagi hukmron g'oya diniy va boshqa nazariyalar o'rtasida mavjud bo'lgan ziddiyatlarni kuchaytirdi.

Ilmiy va diniy nazariyalar o'rtasidagi farq nima?

Turli toifadagi nazariyalar o'rtasidagi asosiy farqlar, birinchi navbatda, ularning tarafdorlari tomonidan qo'llaniladigan atamalarda yotadi. Demak, ilmiy farazlarda yaratuvchi o‘rniga tabiat, yaratilish o‘rniga esa kelib chiqish mavjud. Shu bilan birga, turli xil nazariyalar tomonidan o'xshash yo'llar bilan yoritilgan yoki hatto butunlay takrorlanadigan masalalar mavjud.

Qarama-qarshi toifalarga mansub olamning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar uning paydo bo'lishini boshqacha sanab o'tadi. Masalan, eng keng tarqalgan gipotezaga (katta portlash nazariyasiga) ko'ra, Olam taxminan 13 milliard yil oldin shakllangan.

Bundan farqli o'laroq, koinotning paydo bo'lishining diniy nazariyasi butunlay boshqacha raqamlarni beradi:

• Xristian manbalariga ko'ra, Iso Masih tug'ilganda Xudo tomonidan yaratilgan Olamning yoshi 3483-6984 yillarni tashkil etgan.
• Hinduizm bizning dunyomizning yoshi taxminan 155 trillion yil ekanligini ko'rsatadi.

Kant va uning kosmologik modeli

20-asrgacha ko'pchilik olimlar olam cheksiz degan fikrda edilar. Ular vaqt va makonni shu sifat bilan tavsiflaganlar. Bundan tashqari, ularning fikriga ko'ra, Olam statik va bir hil edi.

Koinotning koinotdagi cheksizligi haqidagi g'oyani Isaak Nyuton ilgari surgan. Bu taxmin vaqt chegaralarining yo'qligi haqidagi nazariyani ishlab chiqqan kishi tomonidan ishlab chiqilgan. O'zining nazariy farazlarini davom ettirib, Kant koinotning cheksizligini mumkin bo'lgan biologik mahsulotlar soniga kengaytirdi. Bu postulat oxiri va boshi bo'lmagan qadimiy va keng dunyo sharoitida son-sanoqsiz mumkin bo'lgan variantlar bo'lishi mumkinligini anglatardi, buning natijasida har qanday biologik turning paydo bo'lishi haqiqatda sodir bo'lishi mumkin.

Hayot shakllarining yuzaga kelishi mumkin bo'lgan holatlarga asoslanib, keyinchalik Darvin nazariyasi ishlab chiqildi. Yulduzli osmonni kuzatish va astronomlarning hisob-kitoblari natijalari Kantning kosmologik modelini tasdiqladi.

Eynshteynning mulohazalari

20-asrning boshlarida Albert Eynshteyn o'zining koinot modelini nashr etdi. Uning nisbiylik nazariyasiga ko'ra, Olamda bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi jarayon sodir bo'ladi: kengayish va qisqarish. Biroq, u koinotning statsionar tabiati haqidagi aksariyat olimlarning fikriga qo'shildi, shuning uchun u kosmik itaruvchi kuch tushunchasini kiritdi. Uning ta'siri yulduzlarning tortishishini muvozanatlash va koinotning statik tabiatini saqlab qolish uchun barcha samoviy jismlarning harakatlanish jarayonini to'xtatish uchun mo'ljallangan.

Koinot modeli - Eynshteynga ko'ra - ma'lum bir o'lchamga ega, ammo chegaralar yo'q. Bu kombinatsiya faqat sferada bo'lgani kabi bo'sh joy kavisli bo'lganda amalga oshirilishi mumkin.

Bunday modelning makonining xususiyatlari quyidagilardan iborat:

• Uch o'lchovlilik.
• O'zingizni yopish.
• Gomogenlik (markaz va chekkaning yo'qligi), unda galaktikalar bir tekis taqsimlanadi.

A. A. Fridman: Koinot kengaymoqda

Olamning inqilobiy kengayuvchi modeli yaratuvchisi A. A. Fridman (SSSR) o‘z nazariyasini umumiy nisbiylik nazariyasini tavsiflovchi tenglamalar asosida qurdi. To‘g‘ri, o‘sha davr ilm-fan olamida umume’tirof etilgan fikr bizning dunyomiz turg‘un, shuning uchun uning ishiga yetarlicha e’tibor berilmagan edi.

Bir necha yil o'tgach, astronom Edvin Xabbl Fridmanning g'oyalarini tasdiqlovchi kashfiyot qildi. Yaqin atrofdagi Somon yo'lidan galaktikalar masofasi aniqlandi. Shu bilan birga, ularning harakat tezligi ular va bizning galaktikamiz orasidagi masofaga mutanosib bo'lib qolayotgani inkor etilmaydi.

Ushbu kashfiyot yulduzlar va galaktikalarning bir-biriga nisbatan doimiy "tarqalishi" ni tushuntiradi, bu esa koinotning kengayishi haqidagi xulosaga olib keladi.

Oxir oqibat, Fridmanning xulosalari Eynshteyn tomonidan tan olindi, keyinchalik u sovet olimining koinotning kengayishi haqidagi gipoteza asoschisi sifatidagi xizmatlarini eslatib o'tdi.

Bu nazariya va umumiy nisbiylik nazariyasi o'rtasida qarama-qarshiliklar mavjud deb aytish mumkin emas, lekin koinotning kengayishi paytida yulduzlarning chekinishiga sabab bo'lgan dastlabki impuls bo'lishi kerak. Portlash bilan o'xshash g'oya "Katta portlash" deb nomlangan.

Stiven Xoking va antropik printsip

Stiven Xokingning hisob-kitoblari va kashfiyotlari natijasi olamning kelib chiqishi haqidagi antropotsentrik nazariya edi. Uning yaratuvchisining ta'kidlashicha, inson hayoti uchun juda yaxshi tayyorlangan sayyoraning mavjudligi tasodifiy bo'lishi mumkin emas.

Stiven Xokingning koinotning paydo bo‘lishi haqidagi nazariyasi qora tuynuklarning bosqichma-bosqich bug‘lanishi, ularning energiyasini yo‘qotishi va Xoking nurlanishining tarqalishini ham nazarda tutadi.

Dalillarni qidirish natijasida 40 dan ortiq xususiyatlar aniqlandi va sinovdan o'tkazildi, ularga rioya qilish tsivilizatsiya rivojlanishi uchun zarurdir. Amerikalik astrofizik Xyu Ross bunday tasodifiy tasodifning ehtimolini baholadi. Natijada 10 -53 raqami bo'ldi.

Bizning koinotimizda har birida 100 milliard yulduzdan iborat trillion galaktikalar mavjud. Olimlar tomonidan olib borilgan hisob-kitoblarga ko'ra, sayyoralarning umumiy soni 10 20 bo'lishi kerak. Bu ko‘rsatkich avval hisoblanganidan 33 baravar kam. Binobarin, barcha galaktikalardagi hech bir sayyora hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi uchun qulay sharoitlarni birlashtira olmaydi.

Katta portlash nazariyasi: Koinotning kichik zarrachadan kelib chiqishi

Katta portlash nazariyasini qo'llab-quvvatlovchi olimlar koinot katta portlashning oqibati degan gipotezani baham ko'rishadi. Nazariyaning asosiy postulati - bu hodisadan oldin hozirgi koinotning barcha elementlari mikroskopik o'lchamlarga ega bo'lgan zarrachada joylashganligi haqidagi bayonotdir. Uning ichida bo'lgan holda, elementlar harorat, zichlik va bosim kabi ko'rsatkichlarni o'lchash mumkin bo'lmagan yagona holat bilan ajralib turardi. Ular cheksizdir. Bu holatdagi materiya va energiyaga fizika qonunlari ta'sir qilmaydi.

15 milliard yil oldin sodir bo'lgan voqea zarracha ichida paydo bo'lgan beqarorlik deb ataladi. Tarqalgan mayda elementlar bugungi kunda biz biladigan dunyoga asos solgan.

Boshida koinot mayda zarrachalardan (atomdan kichikroq) hosil bo'lgan tumanlik edi. Keyin ular birlashib, yulduz galaktikalarining asosi bo'lib xizmat qilgan atomlarni hosil qildilar. Portlashdan oldin nima sodir bo'lganligi, shuningdek, unga nima sabab bo'lganligi haqidagi savollarga javob berish koinotning paydo bo'lishi haqidagi ushbu nazariyaning eng muhim vazifalari hisoblanadi.

Jadvalda katta portlashdan keyin koinotning shakllanish bosqichlari sxematik tarzda tasvirlangan.

Yuqoridagi ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, Olam kengayishda va sovishda davom etmoqda.

Galaktikalar orasidagi masofaning doimiy o'sishi asosiy postulatdir: katta portlash nazariyasi nimadan farq qiladi. Koinotning shu tarzda paydo bo'lishini topilgan dalillar bilan tasdiqlash mumkin. Buni rad etish uchun ham sabablar bor.

Nazariya muammolari

Katta portlash nazariyasi amalda isbotlanmaganligini hisobga olsak, u javob bera olmaydigan bir nechta savollar borligi ajablanarli emas:

1. Yakkalik. Bu so'z olamning bir nuqtaga siqilgan holatini bildiradi. Katta portlash nazariyasi bilan bog'liq muammo - bunday holatda materiya va kosmosda sodir bo'ladigan jarayonlarni tasvirlashning mumkin emasligi. Bu erda umumiy nisbiylik qonuni qo'llanilmaydi, shuning uchun modellashtirish uchun matematik tavsif va tenglamalarni yaratish mumkin emas.
   Olamning dastlabki holati haqidagi savolga javob olishning tubdan imkonsizligi nazariyani boshidanoq obro'sizlantiradi. Uning ilmiy-ommabop ekspozitsiyalari faqat shu murakkablikdan o'tishda jim turishni yoki eslatishni afzal ko'radi. Biroq, Katta portlash nazariyasi uchun matematik asos yaratish ustida ishlayotgan olimlar uchun bu qiyinchilik asosiy to'siq sifatida tan olinadi.
2. Astronomiya. Bu sohada katta portlash nazariyasi galaktikalarning paydo bo'lish jarayonini tasvirlay olmasligi bilan yuzma-yuz keladi. Nazariyalarning joriy versiyalariga asoslanib, bir hil gaz buluti qanday paydo bo'lishini taxmin qilish mumkin. Bundan tashqari, hozirgacha uning zichligi har bir kubometr uchun bir atomga teng bo'lishi kerak. Ko'proq narsani olish uchun siz koinotning dastlabki holatini o'zgartirmasdan qilolmaysiz. Ushbu sohada ma'lumot va amaliy tajribaning etishmasligi keyingi modellashtirish uchun jiddiy to'siqlarga aylanadi.

Bizning galaktikamizning hisoblangan massasi va uning tortishish tezligini o'rganish natijasida olingan ma'lumotlar o'rtasida tafovut mavjud.

Kosmologiya va kvant fizikasi

Bugungi kunda kvant mexanikasiga asoslanmagan kosmologik nazariyalar yo'q. Axir, u atomning xatti-harakatini tavsiflash bilan shug'ullanadi va kvant fizikasi va klassik (Nyuton tomonidan tushuntirilgan) o'rtasidagi farq shundaki, ikkinchisi moddiy ob'ektlarni kuzatadi va tavsiflaydi, birinchisi esa kuzatish va o'lchashning faqat matematik tavsifini o'z ichiga oladi. . Kvant fizikasi uchun moddiy qadriyatlar tadqiqot mavzusi emas; bu erda kuzatuvchining o'zi o'rganilayotgan vaziyatning bir qismidir.

Bu xususiyatlardan kelib chiqqan holda, kvant mexanikasi Olamni tasvirlashda qiynaladi, chunki kuzatuvchi Olamning bir qismidir. Biroq, koinotning paydo bo'lishi haqida gapirganda, tashqi kuzatuvchilarni tasavvur qilishning iloji yo'q. Chetdan kuzatuvchi ishtirokisiz modelni ishlab chiqishga urinishlar J. Uiler tomonidan olamning kelib chiqishining kvant nazariyasi bilan tojlandi.

Uning mohiyati shundaki, har bir vaqtning har bir daqiqasida Olam bo'linadi va cheksiz ko'p nusxalar hosil bo'ladi. Natijada, parallel olamlarning har birini kuzatish mumkin va kuzatuvchilar barcha kvant alternativlarini ko'rishlari mumkin. Bundan tashqari, asl va yangi dunyolar haqiqiydir.

Inflyatsiya modeli

Inflyatsiya nazariyasi hal qilish uchun mo'ljallangan asosiy vazifa - bu katta portlash nazariyasi va kengayish nazariyasi tomonidan javobsiz qolgan savollarga javob izlash. Aynan:

1. Koinot nima sababdan kengaymoqda?
2. Katta portlash nima?

Shu maqsadda koinotning paydo bo'lishining inflyatsion nazariyasi kengayishni nol vaqtga ekstrapolyatsiya qilishni, koinotning butun massasini bir nuqtada cheklashni va ko'pincha katta portlash deb ataladigan kosmologik o'ziga xoslikni shakllantirishni o'z ichiga oladi.

Hozirgi vaqtda qo'llash mumkin bo'lmagan umumiy nisbiylik nazariyasining ahamiyatsizligi ayon bo'ladi. Natijada, umumiyroq nazariyani (yoki «yangi fizika»ni) ishlab chiqish va kosmologik yagonalik muammosini hal qilish uchun faqat nazariy usullar, hisob-kitoblar va chegirmalar qo'llanilishi mumkin.

Yangi muqobil nazariyalar

Kosmik inflyatsiya modelining muvaffaqiyatiga qaramay, bunga qarshi bo'lgan olimlar bor va uni asossiz deb atashadi. Ularning asosiy argumenti nazariya tomonidan taklif qilingan echimlarni tanqid qilishdir. Opponentlarning ta'kidlashicha, olingan echimlar ba'zi tafsilotlarni yo'qotadi, ya'ni nazariya boshlang'ich qiymatlar muammosini hal qilish o'rniga, ularni faqat mohirlik bilan qoplaydi.

Shu bilan bir qatorda bir nechta ekzotik nazariyalar mavjud bo'lib, ularning g'oyasi katta portlashdan oldin boshlang'ich qadriyatlarni shakllantirishga asoslangan. Olamning paydo bo'lishi haqidagi yangi nazariyalarni qisqacha quyidagicha ta'riflash mumkin:

• String nazariyasi. Uning tarafdorlari makon va vaqtning odatiy to'rt o'lchovidan tashqari, qo'shimcha o'lchamlarni kiritishni taklif qilishadi. Ular koinotning dastlabki bosqichlarida rol o'ynashi va ayni paytda siqilgan holatda bo'lishi mumkin edi. Ularning siqilish sababi haqidagi savolga javob berib, olimlar supertorlarning xossasi T-ikkilik ekanligini aytadigan javobni taklif qilishadi. Shuning uchun, iplar qo'shimcha o'lchamlarga "o'raladi" va ularning o'lchamlari cheklangan.
• Brane nazariyasi. U M-nazariyasi deb ham ataladi. Uning postulatlariga ko'ra, koinotning paydo bo'lishining boshida sovuq, statik besh o'lchovli fazo-vaqt mavjud. Ulardan to'rttasi (fazoviy) cheklovlarga ega, yoki devorlar - uchta brana. Bizning makonimiz devorlardan biri vazifasini bajaradi, ikkinchisi esa yashirin. Uchinchi uch o'lchamli bo'shliq to'rt o'lchovli bo'shliqda joylashgan va ikkita chegara chizig'i bilan chegaralangan. Nazariya uchinchi branning bizniki bilan to'qnashib, katta miqdorda energiya chiqarishini nazarda tutadi. Aynan shu sharoitlar katta portlashning paydo bo'lishi uchun qulay bo'ladi.

1. Tsiklik nazariyalar katta portlashning o'ziga xosligini inkor etib, koinotning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishini ta'kidlaydi. Bunday nazariyalarning muammosi termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko'ra entropiyaning ortishidir. Binobarin, oldingi davrlarning davomiyligi qisqaroq bo'lib, moddaning harorati katta portlash paytidagidan sezilarli darajada yuqori edi. Bu sodir bo'lish ehtimoli juda past.

Koinotning paydo bo'lishi haqida qancha nazariyalar mavjud bo'lmasin, faqat ikkitasi vaqt sinovidan o'tgan va doimiy ravishda ortib borayotgan entropiya muammosini engib o'tgan. Ular olimlar Shtaynxardt-Turok va Baum-Frampton tomonidan ishlab chiqilgan.

Olamning paydo bo'lishining bu nisbatan yangi nazariyalari o'tgan asrning 80-yillarida ilgari surilgan. Ularning ko'plab izdoshlari bor, ular unga asoslangan modellarni ishlab chiqadilar, ishonchlilik dalillarini qidiradilar va qarama-qarshiliklarni bartaraf etish uchun ishlaydilar.

String nazariyasi

Koinotning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar orasida eng mashhurlaridan biri - uning g'oyasining tavsifiga o'tishdan oldin, uning eng yaqin raqobatchilaridan biri bo'lgan standart modelning tushunchalarini tushunish kerak. U materiya va o'zaro ta'sirlarni bir necha guruhlarga bo'lingan ma'lum zarralar to'plami sifatida tasvirlash mumkinligini taxmin qiladi:

• Kvarklar.
• Leptonlar.
• Bozonlar.

Bu zarralar, aslida, koinotning qurilish bloklari, chunki ular juda kichik bo'lib, ularni tarkibiy qismlarga bo'lib bo'lmaydi.

Tarmoqlar nazariyasining o'ziga xos xususiyati shundaki, bunday g'ishtlar zarrachalar emas, balki tebranuvchi ultramikroskopik iplardir. Shu bilan birga, turli chastotalarda tebranuvchi iplar standart modelda tasvirlangan turli zarrachalarning analogiga aylanadi.

Nazariyani tushunish uchun simlar hech qanday materiya emas, ular energiya ekanligini tushunishingiz kerak. Shu sababli, simlar nazariyasi olamning barcha elementlari energiyadan iborat degan xulosaga keladi.

Yaxshi o'xshatish olov bo'ladi. Qarasa, uning moddiyligi haqida taassurot paydo bo'ladi, lekin unga tegib bo'lmaydi.

Maktab o'quvchilari uchun kosmologiya

Maktablarda astronomiya darslarida koinotning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar qisqacha o'rganiladi. Talabalarga bizning dunyomiz qanday shakllanganligi, u bilan hozir nima sodir bo'layotgani va kelajakda qanday rivojlanishi haqidagi asosiy nazariyalar tasvirlangan.

Darslarning maqsadi bolalarni elementar zarralar, kimyoviy elementlar va osmon jismlarining paydo bo'lish tabiati bilan tanishtirishdir. Bolalar uchun koinotning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalar Katta portlash nazariyasi taqdimotiga qisqartiriladi. O'qituvchilar vizual materiallardan foydalanadilar: slaydlar, jadvallar, plakatlar, rasmlar. Ularning asosiy vazifasi bolalarning ularni o'rab turgan dunyoga qiziqishini uyg'otishdir.

Nazariy fiziklarning fikriga ko'ra, koinot Katta portlash natijasida emas, balki to'rt o'lchovli yulduzning qora tuynukga aylanishi natijasida "axlat" ning chiqishiga sabab bo'lgan. Aynan shu axlat bizning koinotimizning asosiga aylandi.

Fiziklar jamoasi - Razieh Pourhasan, Niayesh Afshordi va Robert B. Mann - bizning koinotning tug'ilishining mutlaqo yangi nazariyasini ilgari surdilar. Ushbu nazariya o'zining barcha murakkabligiga qaramay, Olamni zamonaviy tushunishdagi ko'plab muammoli masalalarni tushuntiradi.

Olamning paydo bo'lishining umume'tirof etilgan nazariyasi Katta portlashning ushbu jarayonidagi asosiy roli haqida gapiradi. Bu nazariya koinotning kengayishining kuzatilgan rasmiga mos keladi. Biroq, u ba'zi muammoli joylarga ega. Shunday qilib, masalan, o'ziga xoslik turli burchaklarda deyarli bir xil haroratda koinotni qanday yaratganligi to'liq aniq emas. Bizning koinotning yoshini hisobga oladigan bo'lsak - taxminan 13,8 milliard yil - kuzatilgan harorat muvozanatiga erishish mumkin emas.

Ko'pgina kosmologlar koinotning kengayishi yorug'lik tezligidan tezroq sodir bo'lishi kerakligini ta'kidlaydilar, ammo Afshordi Katta portlashning xaotik tabiatini ta'kidlaydi, shuning uchun haroratda bir xil bo'lgan ma'lum o'lchamdagi mintaqa qanday paydo bo'lishi aniq emas.

Koinotning paydo bo'lishining yangi modeli bu sirni tushuntiradi. Uch o'lchovli Olam yangi modelda to'rt o'lchovli Olamdagi membrana kabi suzib yuradi. Darhaqiqat, Olam ko'p o'lchovli jismoniy ob'ekt bo'lib, o'lchami makon o'lchamidan kichikroqdir.

To'rt o'lchovli koinotda, albatta, bizning koinotimizdagi uch o'lchovli yulduzlarga xos bo'lgan hayot tsiklini yashashga qodir bo'lgan to'rt o'lchovli yulduzlar mavjud. Eng massiv bo'lgan to'rt o'lchovli yulduzlar hayotlarining oxirida o'ta yangi yulduzlarga aylanadi va qora tuynukga aylanadi.

To'rt o'lchovli tuynuk o'z navbatida uch o'lchovli qora tuynuk bilan bir xil hodisa ufqiga ega bo'ladi. Hodisa gorizonti qora tuynukning ichki va tashqi qismi o'rtasidagi chegaradir. Uch o'lchovli olamda bu hodisa gorizonti ikki o'lchovli sirt sifatida, to'rt o'lchovli olamda esa uch o'lchovli gipersfera sifatida tasvirlangan.

Shunday qilib, to'rt o'lchamli yulduz portlaganda, voqea ufqidagi qolgan materialdan uch o'lchamli brana, ya'ni biznikiga o'xshash Olam hosil bo'ladi. Inson tasavvuri uchun g'ayrioddiy model nima uchun olam deyarli bir xil haroratga ega degan savolga javob berishi mumkin: uch o'lchovli olamni tug'dirgan to'rt o'lchovli olam 13,8 milliard yildan ko'proq vaqt mavjud bo'lgan.

Olamni ulkan va cheksiz makon sifatida tasavvur qilishga odatlangan inson nuqtai nazaridan, yangi nazariyani idrok etish oson emas. Bizning koinotimiz, ehtimol, faqat mahalliy tartibsizlik, ulkan o'lchamdagi qadimiy to'rt o'lchovli teshikning "hovuzdagi bargi" ekanligini anglash qiyin.