Науково-дослідницька робота «Теорія та експериментальні дослідження проявів «Великого Вибуху»

Міністерство освіти і науки України

Департамент освіти і науки Дніпропетровської облдержадміністрації

Дніпропетровське територіальне відділення МАН України

Відділення: фізики і астрономії Секція: астрономія та астрофізика

ТЕОРІЯ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ 

ПРОЯВІВ «ВЕЛИКОГО ВИБУХУ»

Роботу виконав: 

Айрумян Гарік Ваграмович, учень 11 класу 

комунального закладу «Середня загальноосвітня школа № 23» Кам'янської міської ради

Науковий керівник: Охотник Галина Григорівна, вчитель фізики

комунального закладу «Середня загальноосвітня школа № 23» Кам'янської міської ради

Кам'янське – 2015

ТЕЗИ

Айрумян Гарік Ваграмович,

Дніпропетровське територіальне відділення МАН України

КЗ «Середня загальноосвітня школа № 23» Кам'янської міської ради, 11 клас

Науковий керівник: Охотник Галина Григорівна, вчитель фізики, вчитель-методист

КЗ «Середня загальноосвітня школа № 23» Кам'янської міської ради Тема роботи: Теорія та експериментальні дослідження проявів «Великого Вибуху».

Вели́кий Вибух (англ. Big Bang Theory) — фізико-космологічна теорія, згідно з якою Всесвіт виник із надзвичайно щільного та гарячого стану приблизно 13,7 мільярда років тому. Вона ґрунтується на екстраполяції в минуле факту розбігання небесних тіл за законом Габбла та на моделі Всесвіту, запропонованій Олександром Фрідманом.

Одним з наслідків «великого вибуху» є те, що умови сьогоднішнього Всесвіту відрізняються від умов у минулому і майбутньому. На підставі цієї моделі, 1948 року Джордж Гамов якісно спрогнозував існування космічної мікрохвильової фонової радіації, яку невдовзі було виявлено і яка стала підтвердженням теорії «Великого вибуху» на противагу теорії стаціонарного Всесвіту.

Великий Вибух ‒ гіпотетичний початок розширення Всесвіту, перед яким Всесвіт перебував у сингулярному стані. Про початковий стан Всесвіту в момент Великого вибуху не можна сказати нічого. Згідно теорії Великого вибуху, подальша еволюція залежить від експериментально виміряного параметру ‒ середньої густини речовини в сучасному Всесвіті.

Є ряд питань, на які теорія Великого вибуху відповісти поки не може, однак основні її положення обґрунтовані надійними експериментальними даними, а сучасний рівень теоретичної фізики дозволяє цілком достовірно описати еволюцію такої системи в часі, за винятком самого початкового етапу ‒ близько сотої частки секунди від «початку світу». Для теорії важливо, що ця невизначеність на початковому етапі фактично виявляється несуттєвою.

ЗМІСТ

ВСТУП

Об’єкт дослідження: Великий Вибух.

                   Мета    дослідження:    дослідити    фізико-космологічну теорію    Великого

Вибуху 

Завдання дослідження:

1.        Опрацювати наукову літературу з проблеми вивчення походження нашого

Всесвіту. 

2.        Розглянути теорію Великого Вибуху та модель гарячого Всесвіту.

Актуальність:

Ця робота присвячена проблемі вивчення походження нашого Всесвіту. В даній роботі розглядаються теорія Великого Вибуху і перші миті життя Всесвіту.

Автор не розглядає альтернативних теорій, які не підтримуються більшістю вчених.

Використані праці російських і закордонних вчених, а так само новітні астрономічні безавторські матеріали, отримані з мережі Internet.

Вели́кий ви́бух (англ. Big Bang Theory) — фізико-космологічна теорія, згідно з якою Всесвіт виник із надзвичайно щільного та гарячого стану приблизно 13,7 мільярда років тому. Вона ґрунтується на екстраполяції в минуле факту розбігання небесних тіл за законом Габбла та на моделі Всесвіту, запропонованій Олександром Фрідманом. [7]

Зазвичай тепер автоматично поєднують теорію Великого вибуху та модель гарячого Всесвіту, але ці концепції незалежні й історично існувало також уявлення про холодний початок Всесвіту поблизу Великого вибуху. Саме поєднання теорії Великого вибуху з теорією гарячого Всесвіту, що підкріплюється існуванням реліктового випромінювання, і розглядається далі.

Екстраполяція астрономічних спостережень у минуле вказує на те, що Всесвіт розширився з початкового стану, в якому вся матерія та енергія мали величезну температуру та густину. Фізики не мають єдиного погляду на те, що саме передувало початковому станові. Однією з можливих гіпотез є гравітаційна сингулярність. [1]

Одним з наслідків «великого вибуху» є те, що умови сьогоднішнього Всесвіту відрізняються від умов у минулому і майбутньому. На підставі цієї моделі, 1948 року Джордж Гамов якісно спрогнозував існування космічної мікрохвильової фонової радіації, яку невдовзі (у шістдесятих роках XX-го сторіччя) було виявлено і яка стала підтвердженням теорії «Великого вибуху» на противагу теорії стаціонарного Всесвіту.

Пояснюючи чимало результатів астрономічних спостережень, теорія «великого вибуху» не дає відповіді на всі питання, пов'язані з еволюцією Всесвіту:

вона незавершена — і, безумовно, буде розвиватися надалі. [3]

ОСНОВНА ЧАСТИНА

РОЗДІЛ 1

ПРО ПОХОДЖЕННЯ ВСЕСВІТУ

Професор радіоастрономії Манчестерського університету Б. Лоувел писав про сингулярність наступне: «У спробі фізично описати початковий стан Всесвіту ми натикаємося на перешкоду. Питання в тому, чи є це перешкода переборною. Може бути, всі наші спроби науково описати початковий стан Всесвіту заздалегідь приречені на невдачу? Це питання, а також концептуальні труднощі, пов'язані з описом сингулярної точки в початковий момент часу, є однією з основних проблем сучасної наукової думки». 

Нобелівський лауреат С. Вайнберг зазначав: «На жаль, я не можу почати свій фільм з нульової точки відліку, коли часу ще не існувало, а температура була нескінченно велика». Таким чином, теорія великого вибуху взагалі не описує походження Всесвіту, так як вихідна сингулярність, не піддається опису. [4]

Отже, теорія великого вибуху стикається з непереборними проблемами буквально з самого початку. У науково-популярних викладах теорії Великого Вибуху складності, пов'язані з вихідною сингулярністю, або замовчуються, або згадуються побіжно, але у спеціальних статтях вчені, що роблять спроби підвести математичну базу під цю теорію, визнають їх головною перешкодою. Професора математики С. Хоукінг з Кембриджа і Р. Елліс з Кейптауна зазначають у своїй монографії «Великомасштабна структура простору-часу»: «На наш погляд, цілком виправдано вважати фізичну теорію, яка передбачає сингулярність, відбулася». І далі: «результати наших спостережень підтверджують припущення про те, що Всесвіт виник у певний момент часу. Однак сам момент початку творіння, сингулярність, не підпорядковується жодному з відомих законів фізики».

Зрозуміло, що будь-яка гіпотеза про походження Всесвіту, яка постулює, що початковий стан Всесвіту не піддається фізичному опису, виглядає досить підозріло. Наступне запитання: звідки взялася сама сингулярність? І вчені змушені оголосити математично невимовну точку нескінченної густини і

нескінченно малих розмірів, що існує поза простором і часом. [4]

РОЗДІЛ 2

СПРОБИ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ СИНГУЛЯРНОСТІ

Не бажаючи миритися з подібною перспективою, теоретики розробили кілька варіантів теорії великого вибуху, в яких намагаються обійти проблему сингулярності. Один з можливих підходів ‒ постулювати, що сингулярність при зародження Всесвіту була не досконалою. Б. Лоувел стверджує, що сингулярність в теорії великого вибуху «часто представлялася як математична проблема, яка виникла з постулату про однорідність Всесвіту». Всі класичні моделі Всесвіту, що з'явилася в результаті великого вибуху, володіють ідеальною математичної симетрією, і деякі фізики вважають це причиною появи сингулярних коренів рівнянь, що описують початковий стан Всесвіту. Щоб скорегувати це, теоретики стали вводити в свої моделі асиметрію, аналогічну тій, яку можна бачити в спостережуваному Всесвіту. Таким чином, вони сподівалися внести в початковий стан Всесвіту достатню невпорядкованість, необхідну для того, щоб воно не зводилося до точки. Проте всі їхні надії були зруйновані Хоукингом і Еллісом, які стверджують, що, згідно з їх розрахунками, модель Великого Вибуху з асиметричним розподілом матерії в будь-якому випадку повинна мати сингулярність у вихідній точці.

Великий Вибух (від англ. Big Bang) -‒ гіпотетичний початок розширення

Всесвіту, перед яким Всесвіт перебував у сингулярному стані. [5]

РОЗДІЛ 3

СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ТЕОРІЇ ВЕЛИКОГО ВИБУХУ

За сучасними уявленнями, спостережуваний нами зараз Всесвіт виник 13,73 ± 0,12 млрд. років тому[1] з деякого початкового «сингулярного» стану і з тих пір безперервно розширюється і охолоджується. Згідно з відомим обмеженням щодо застосування сучасних фізичних теорій, найбільш раннім моментом, вважається момент Планківскої епохи з температурою близько 1032 K (планківска температура) і густиною близько 1093 г/см³ (планківска густина). Ранній Всесвіт являє собою високооднорідне і ізотропне середовище з надзвичайно високою густиною енергії, температурою і тиском. В результаті розширення й охолодження у Всесвіті відбулися фазові переходи, аналогічні конденсації рідини з газу, але стосовно до елементарних частинок.

Приблизно через 10^-35 секунд після настання Планківскої епохи (Планківский час ‒ 10^-43 секунд після Великого вибуху, в цей час гравітаційна взаємодія відокремилась від інших фундаментальних взаємодій) фазовий перехід викликав експоненціальне розширення Всесвіту. Цей період отримав назву Космічної інфляції. Після закінчення цього періоду будівельний матеріал Всесвіту представляв собою кварк-глюонну плазму. По закінченні часу температура впала до значень, при яких став можливий наступний фазовий перехід, званий баріогенезисом. На цьому етапі кварки і глюони об'єдналися в баріони, такі як протони і нейтрони. При цьому одночасно відбувалося асиметричне утворення як матерії, яка превалювала, так і антиматерії, які взаємно будуть перетворюватись у випромінювання.

Подальше падіння температури призвело до наступного фазового переходу ‒ утворення фізичних сил і елементарних частинок в їх сучасній формі. Після цього настала епоха нуклеосинтеза, при якій протони, об'єднуючись з нейтронами, утворили ядра дейтерію, гелію-4 і ще декількох легких ізотопів. Після подальшого падіння температури та розширення Всесвіту настав наступний перехідний момент, при якому гравітація стала домінуючою силою. Через 380 тисяч років після Великого вибуху температура знизилася настільки, що стало можливим існування атомів водню (до цього процеси іонізації і рекомбінації протонів з електронами перебували в рівновазі). [4]

Після ери рекомбінації матерія стала прозорою для випромінювання, яке вільно поширюючись у просторі, дійшло до нас у вигляді реліктового випромінювання.

РОЗДІЛ 4

ПОЧАТКОВИЙ СТАН ВСЕСВІТУ

Про початковий стан Всесвіту в момент Великого вибуху не можна сказати нічого. Приблизно після 10^-43 с (час Планка) після зародження починається Планківська епоха: у цей час гравітація відділилася від інших полів. Проміжок часу між 10^-43 та 10^-36 c називають епохою великого об'єднання. Наприкінці цієї епохи в стані Всесвіту стався фазовий перехід, що призвів до наступної інфляційної епохи ‒  часу надзвичайно швидкого експоненціалу античастинки зникли зовсім. Через кілька хвилин після вибуху розпочався первинний нуклеосинтез з утворенням важчих багатонуклонних ядер. Нейтральні атоми стали утворюватися приблизно через 400 тис. років. Цей процес супроводжувався виникненням реліктового випромінювання, оскільки в плазмі електромагнітне поле невідривно зв'язане із зарядженими частинками, а при утворенні нейтральних частинок воно вивільнюється. Поступово в однорідному газі нейтральної речовини почали утворюватися газові туманності, а ще пізніше зірки. Після інфляції (приблизно 10^-34 с), впродовж якої Всесвіт розширився принаймні в 1026 разів, він складався із кварк-глюонної плазми. Десь в проміжку часу до 10^-31с відбувся процес, який називають баріогенезисом — порушення симетрії, внаслідок якого у світі навколо нас більше частинок, ніж античастинок. Подальше розширення до часів порядку 10^-11 с призвело до переходу матерії в стан, про який можна говорити впевненіше, оскільки він вивчається фізикою високих енергій. У час приблизно 10^-6 c в охолодженій при розширенні кварк-глюонній плазмі почали утворюватися баріони ‒ протони та нейтрони. [2]

Екстраполяція спостережуваного розширення Всесвіту назад у часі призводить при використанні загальної теорії відносності і деяких інших альтернативних теорій гравітації до нескінченної густини та температури в кінцевий момент часу в минулому. Більш того, теорія не дає ніякої можливості говорити про що-небудь, що передувало цьому моменту (лише тому, що Великий вибух радикально змінив закони Всесвіту: при цьому теорія зовсім не заперечує можливість існування чого-небудь до Великого вибуху), а розміри Всесвіту тоді дорівнювали нулю ‒ вона була стиснута в точку. Цей стан називається космологічної сингулярністю і сигналізує про недостатність опису Всесвіту класичною загальною теорією відносності. Наскільки близько до сингулярності можна екстраполювати відому фізику, є предметом наукових дебатів, але практично загальноприйнято, що допланківську епоху розглядати відомими методами не можна. Багато вчених напівжартома-напівсерйозно називають космологічну сингулярність «народженням» (або «створенням») Всесвіту. Неможливість уникнути сингулярності в космологічних моделях загальної теорії відносності була доведена в числі інших теорем про сингулярність Р. Пенроузом і С. Хокінгом в кінці 1960-х років. Її існування є одним із стимулів побудови альтернативних теорій гравітації.

РОЗДІЛ 5

ПОДАЛЬША ЕВОЛЮЦІЯ ВСЕСВІТУ

Згідно теорії Великого вибуху, подальша еволюція залежить від експериментально виміряного параметру ‒ середньої густини речовини в сучасному Всесвіті. Якщо щільність не перевершує деякого (відомого з теорії) критичного значення, Всесвіт буде розширюватися вічно, якщо ж щільність більше критичної, то процес розширення коли-небудь зупиниться і почнеться зворотна фаза стиснення, повертає до сингулярного стану. Сучасні експериментальні дані щодо величини середньої щільності ще недостатньо надійні, щоб зробити однозначний вибір між двома варіантами майбутнього Всесвіту.

Є ряд питань, на які теорія Великого вибуху відповісти поки не може, однак основні її положення обґрунтовані надійними експериментальними даними, а сучасний рівень теоретичної фізики дозволяє цілком достовірно описати еволюцію такої системи в часі, за винятком самого початкового етапу ‒ близько сотої частки секунди від «початку світу». Для теорії важливо, що ця невизначеність на початковому етапі фактично виявляється несуттєвою, оскільки утворюється після проходження даного етапу стан Всесвіту і його подальшу еволюцію можна описати цілком достовірно.

РОЗДІЛ 6

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ ВЕЛИКОГО ВИБУХУ

1916 ‒ вийшла в світ робота фізика Альберта Ейнштейна «Основи

загальної теорії відносності», якою він завершив створення релятивістської теорії гравітації.

1917 ‒ Ейнштейн на основі своїх рівнянь поля розвинув уявлення про простір з постійною в часі і простір кривизною (модель Всесвіту Ейнштейна, що знаменує зародження космології), ввів космологічну постійну Λ. (Згодом Ейнштейн назвав введення космологічної постійної однією з найбільших своїх помилок; вже в наш час з'ясувалося, що Λ-член грає найважливішу роль в еволюції Всесвіту). В. де Сіттер висунув космологічну модель Всесвіту модель де Сіттера) у роботі «Про ейнштейнівської теорії гравітації і її астрономічних наслідки». [3]

1922 -‒ радянський математик і геофізик Ал. Фрідман знайшов нестаціонарні рішення гравітаційного рівняння Ейнштейна і передбачив розширення Всесвіту (нестаціонарна космологічна модель, відома як рішення Фрідмана). Якщо екстраполювати цю ситуацію в минуле, то доведеться укласти, що на самому початку вся матерія Всесвіту була зосереджена в компактній області, з якої і почала свій розліт. Оскільки у Всесвіті дуже часто відбуваються процеси вибухового характеру, то у Фрідмана виникло припущення, що і на самому початку її розвитку також лежить запальний процес ‒ Великий вибух.

1923 ‒ Р. німецький математик Вейль зазначив, що якщо в модель де Сіттера, яка відповідала порожньому Всесвіту, помістити речовину, вона повинна розширюватися. Про нестатичності Всесвіту де Сіттера говорилося і в книзі А. Еддінгтона, опублікованій у тому ж році.

1924 ‒ К. Вирц знайшов слабку кореляцію між кутовими діаметрами і швидкості видалення галактик і припустив, що вона може бути пов'язана з космологічною моделлю де Сіттера, згідно з якою швидкість видалення віддалених об'єктів повинна зростати з їх відстанню.

1925 ‒ К. Е. Лундмарк і потім Штремберг, повторивши роботу Вирца, не отримали переконливих результатів, а Штремберг навіть заявив, що «не існує залежності променевих швидкостей від відстані до Сонця». Однак було ясно, що ні діаметр, ні блиск галактик не можуть вважатися надійними критеріями їх відстані. Про розширення непорожньо Всесвіту говорилося і в першій космологічної роботі бельгійського теоретика Жоржа Леметра, опублікованій в цьому ж році.

1927 ‒ опублікована стаття Леметра «Всесвіт Однорідна постійної маси і зростаючого радіусу, що пояснює радіальні швидкості позагалактичних туманностей». Коефіцієнт пропорційності між швидкістю і відстанню, отриманий Леметром, був близький до знайденого Е. Хабблом в 1929 році. Леметр був першим, хто чітко заявив, що об'єкти, які населяють Всесвіт розширюється, розподіл і швидкості руху яких і повинні бути предметом космології ‒ це не зірки, а гігантські зоряні системи, галактики. Леметр спирався на результати Хаббла, з якими він познайомився, будучи в США в 1926 р. на його доповіді.

1929 ‒ 17 січня в Працях Національної академії наук США надійшла стаття Хьюмасона про променеві швидкості NGC 7619 і Хаббла, називалася «Зв'язок між відстанню й променевою швидкістю позагалактичних туманностей». Зіставлення цих відстаней з променевими швидкостями показало чітку лінійну залежність швидкості від відстані, по праву називається тепер законом Хаббла.

1948 ‒ виходить робота Р. А. Гамова про «гарячий Всесвіту», побудована на теорії розширюється Всесвіту Фрідмана. По Фрідману, спочатку був вибух. Він стався одночасно і всюди у Всесвіті, заповнивши простір дуже щільною речовиною, з якої через мільярди років утворилися спостережувані тіла Всесвіту - Сонце, зірки, галактики і планети, у тому числі Земля і все що на ній. Гамов додав до цього, що первинна речовина світу була не тільки дуже щільним, але і дуже гарячою. Ідея Гамова полягала в тому, що в гарячий і щільній речовині раннього Всесвіті відбувалися ядерні реакції, і в цьому ядерному котлі за кілька хвилин були синтезовані легкі хімічні елементи. Найефектнішим результатом цієї теорії стало пророцтво космічного фону випромінювання. Електромагнітне випромінювання повинно було, за законами термодинаміки, існувати разом з гарячим речовиною в «гарячу» епоху раннього Всесвіту. Воно не зникає при загальному розширенні світу і зберігається ‒ тільки сильно охолодженим ‒ і досі. Гамов і його співробітники змогли орієнтовно оцінити, яка повинна бути сьогоднішня температура цього залишкового випромінювання. У них виходило, що це дуже низька температура, близька до абсолютного нуля. З урахуванням можливих невизначеностей, неминучих при вельми ненадійних астрономічних даних про загальні параметри Всесвіту як цілого і мізерних відомостей про ядерні константи, передбачена температура повинна лежати в межах від 1 до 10 К. У 1950 році в однієї науково-популярної статті (Physics Today, № 8, стор 76) Гамов оголосив, що, найімовірніше, температура космічного випромінювання складає приблизно 3 К.

1955 ‒ Радянський радіоастроном Тигран Шмаонов експериментально виявив шумове НВЧ випромінювання з температурою близько 3K.[2]

1964 ‒ американські радіоастрономи А. Пензіас і Р. Вилсон відкрили космічний фон випромінювання і виміряли його температуру і вона виявилася рівною саме 3 К. Це було найбільше відкриття в космології з часів відкриття Хабблом в 1929 році загального розширення Всесвіту. Теорія Гамова була повністю підтверджена. В даний час це випромінювання носить назву реліктового; термін ввів радянський астрофізик В. С. Шкловський.

2003 ‒ супутник WMAP з високим ступенем точності визначає анізотропію реліктового випромінювання. Разом з даними попередніх вимірювань (COBE, Космічний телескоп Хаббла і ін), отримана інформація підтвердила космологічну модель ΛCDM і інфляційну теорію. З високою точністю був встановлений вік Всесвіту і розподіл по масам різних видів матерії (баріонна матерія - 4 %, темна матерія - 23 %, темна енергія - 73 %).

2009 ‒ запущений супутник Планк, який в даний час вимірює анізотропію реліктового випромінювання з ще більш високою точністю. [5]

РОЗДІЛ 7

ІСТОРІЯ ТЕРМІНА «ВЕЛИКИЙ ВИБУХ»

Спочатку теорія Великого вибуху називалася «динамічною еволюціонною моделлю». Вперше термін «Великий вибух» застосував Фред Хойл в своїй лекції у 1949 (сам Хойл дотримувався гіпотези «безперервного народження» матерії при розширенні Всесвіту). Він сказав:

«Ця теорія ґрунтується на припущенні, що Всесвіт виник в процесі одногоєдиного потужного вибуху і тому існує лише кінцевий час... Ця ідея Великого вибуху здається мені абсолютно незадовільною».

Після того, як його лекції були опубліковані термін став широко вживатися.

Термін «великий вибух» у вузькому сенсі вживається для позначення моменту в часі, коли почалося розширення відомого нам Всесвіту. У ширшому сенсі «великим вибухом» називають космологічну парадигму, що пояснює як розширення Всесвіту, так і склад та утворення первісної матерії за допомогою нуклеосинтезу. [7]

ВИСНОВКИ

Академік Я. Б. Зельдовіч не сумнівався в правильності теорії «Великого Вибуху», і в його користь говорять, як це було вже згадано вище: 

➢  реліктове випромінювання;

➢  закон Хаббла, заснований на ефекті Доплера;

➢  характер поширення хімічних елементів у Всесвіті.

У XX ст. загальна теорія відносності А. Ейнштейна допомогла астрономам збагнути розлітання галактик, яке свідчить про те, що сам Всесвіт не залишається сталим у часі — він змінює свої параметри. Якщо відстань між галактиками зараз збільшується, то раніше вони знаходилися ближче одна до одної. За допомогою сталої Габбла можна підрахувати, коли всі галактики до початку розширення могли знаходитись в одній точці. Моментом початку розширення Всесвіту є дивний Великий Вибух, який пов’язаний з віком Т Всесвіту: Т = 1/Н.

За сучасними даними стала Габбла Н дорівнює 70 км/(с·Мпк), тобто Великий Вибух міг відбутися приблизно 15 млрд років тому. Якщо врахувати, що вік нашої Галактики не може бути меншим за вік найстаріших кулястих зоряних скупчень, що існують вже понад 13 млрд років, то цю цифру можна також вважати за нижню межу віку нашого Всесвіту.

На перший погляд здається, що для побудови теорії еволюції Всесвіту велике значення має встановлення місця Великого Вибуху. Якби Великий Вибух був процесом, який нагадує вибух бомби, то можна було б визначити місце цієї події. Насправді розширення Всесвіту включає не тільки розлітання самих галактик відносно космічного простору, але і зміну параметрів самого Всесвіту. Іншими словами, галактики не летять відносно решти Всесвіту, бо сам Всесвіт теж розширюється. Таким чином, конкретного місця, де стався Великий Вибух, у Всесвіті не існує, так само, як немає центра, від якого віддаляються галактики.

Великий   Вибух — дивний процес при зароджені Всесвіту, коли почалося загадкове розширення космічного простору й утворення елементарних частинок, атомів та великих космічних тіл.

Теорія Великого вибуху виходить із гіпотези однаковості законів фізики в

усьому Всесвіті, а також із космологічного принципу, за яким Всесвіт однорідний та ізотропний. Припущення однорідності Всесвіту може викликати подив, оскільки речовина в ньому зосереджена в зірках, де її густина дуже велика порівняно з міжзоряним простором, однак космологія розглядає Всесвіт у такому масштабі, в якому можна знехтувати окремими неоднорідностями і вважати, що матерія розподілена доволі однорідно.

Великий вибух не є вибухом у звичайному розумінні слова. Він не відбувся в якійсь певній точці простору: впродовж усієї еволюції від моменту народження Всесвіт залишався згідно з теорією однорідним і безмежним, водночас розширюючись у всіх напрямках.

Логічно не можна виключити можливість участі нефізичних чинників у діяльності Всесвіту, як не можна виключити можливість існування областей космосу, де взагалі не діють відомі нам фізичні закони. Фізик Д. Бем зізнається: «Завжди є ймовірність того, що будуть виявлені принципово інші властивості, якості, структури, системи, рівні, які підпорядковуються зовсім іншим законам природи».

Як ми переконалися, деякі моделі та концепції, такі, як моделі нескінченно пульсуючого і нескінченно подільного Всесвіту, пропоновані космологами, явно суперечать здоровому глузду. Не слід вважати ці концепції кумедними курйозами ‒ вони належать до числа найбільш респектабельних гіпотез сучасної космології. Розглянемо кілька ще більш ексцентричних ідей, які обговорюються вченимикосмологами. Одна з таких теорій ‒ теорія «білої діри» ‒ квазара, фонтаном вивергається галактики Дж. Гріббін, автор книги «Білі діри», запитує: «чи можливо, щоб білі діри ділилися, так щоб галактики відтворювали себе, подібно амебам, шляхом партеногенезу? З точки зору звичних уявлень про поведінку матерії, це припущення здається таким неправдоподібним, що по-справжньому оцінити його можна, тільки глянувши на стандартні теорії виникнення галактик і, переконавшись, наскільки безнадійні їх спроби пояснити розвиток реального Всесвіту. Теорія ділення білих дір виглядає як соломинка, за яку хапається потопаючий, однак відсутність іншої прийнятної альтернативи нам не залишається нічого іншого, як вхопитися за неї».

Інша теорія, яка серйозно обговорюється космологами, ‒ це просторовочасові тунелі або, як їх ще називають, «космічні нори». Вперше серйозно розглянута фізиком Дж. Уілер в роботі «Гравітація, нейтрино і Всесвіт» (1962), ця теорія одержала широку популярність завдяки науково-фантастичного серіалу «Зоряні війни». У цих фільмах космічні кораблі подорожують через гіперпростір, здійснюючи міжгалактичні перельоти, які в нормальних умовах продовжувалися б мільйони років при русі зі швидкістю світла. В деяких версіях цієї теорії космічні тунелі розглядаються як переходи, що зв'язують минуле і майбутнє або навіть різні всесвіти.

На початку двадцятого століття Ейнштейн ввів поняття четвертого виміру. В даний час у міру того, як виявляються нові слідства рівнянь гравітаційного поля, виведених Ейнштейном, фізикам доводиться вводити нові виміри. Фізиктеоретик П. Девіс пише: «У природи? додаток до трьох просторових вимірів і одного тимчасового, які ми сприймаємо в повсякденному житті, існують ще сім вимірювань, які до цього часу ніким не були помічені»

Все вище викладене говорить про те, що навіть вчені-матеріалісти змушені висувати пояснення природи Всесвіту, які виходять далеко за межі звичних уявлень і не вміщаються в буденній свідомості. Щоб зрозуміти їх або навіть просто примиритися з ними, потрібна певне «розтягнення» розуму.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.       Дьомін С. Н. «Таємниці Всесвіту» // ‒ Москва,. 1998 р. – 260 с.

2.       Кесарів Ст. Еволюція речовини у Всесвіті. //  ‒ Москва: Атомиздат, 1989. –

С. 149-180.

3.       Левітан Е. П. Всесвіт Еволюціонує. // ‒ Москва: Просвітництво, 1993. – С. 129-141.

4.       Нарликар Дж. «Несамовитий Всесвіт» // ‒ Москва, вид. «Світ», 1985 р. – С. 87 - 92.

5.       Новіков І. Д. Еволюція Всесвіту // ‒ 3-є вид., перероблене. - Москва: Наука, 1993. – С. 59-63.     

6.       Марочник Л. С., Насельский П. Д. «Всесвіт: вчора, сьогодні, завтра» // ‒

(«Космонавтика, астрономія», вип. № 3,1983 рік). – С. 2 - 6. 7. Вікіпедія    https://uk.wikipedia.org/wiki/

Презентація