مفاهیم "جهان" و "متا کهکشان" مفاهیم بسیار نزدیکی هستند: آنها یک شیء را مشخص می کنند ، اما در جنبه های مختلف. مفهوم "جهان" به کل جهان مادی موجود اشاره دارد. مفهوم "فرا کهکشان" همان جهان است ، اما از نظر ساختار آن - به عنوان یک منظومه منظم کهکشان.

در علم کلاسیک ، به اصطلاح نظریه وضعیت ساکن جهان وجود داشت ، که بر اساس آن جهان همیشه تقریباً مانند حال حاضر بوده است. نجوم ثابت بود: حرکت سیارات و دنباله دارها مورد مطالعه قرار گرفت ، ستارگان توصیف شدند ، طبقه بندی آنها ایجاد شد ، که البته بسیار مهم بود. اما مسئله تکامل جهان مطرح نشد.

در این کار آزمایشیاصلی مدلهای کیهان شناسیجهان.

1.1 مدلهای کیهان شناسی مدرن جهان: مدل A. Einstein ، A.A. فریدمن

مدلهای کیهان شناسی مدرن جهان بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین استوار است که بر اساس آن ، معیار فضا و زمان با توزیع توده های گرانشی در جهان تعیین می شود. خواص آن به طور کلی با چگالی متوسط ​​ماده و سایر عوامل فیزیکی خاص تعیین می شود.

معادله گرانش اینشتین یک راه حل ندارد ، بلکه راه حل های زیادی دارد که وجود بسیاری از مدل های کیهان شناسی جهان را توضیح می دهد. اولین مدل توسط خود اینشتین در سال 1917 توسعه یافت. او فرضیه های کیهان شناسی نیوتنی را در مورد مطلق و بی نهایت بودن فضا و زمان رد کرد. مطابق با مدل کیهان شناسی جهان از A.Ainstein ، فضای جهان یکدست و همسانگرد است ، ماده به طور متوسط ​​در آن به طور مساوی توزیع شده است ، جاذبه گرانشی توده ها با دافعه جهانی کیهانی جبران می شود.

زمان هستی جهان نامتناهی است ، یعنی نه آغاز و نه پایان دارد و فضا نامحدود است ، اما البته.

جهان در مدل کیهان شناسی A. اینشتین ثابت ، در زمان بی نهایت و در فضا نامحدود است.

در سال 1922 ریاضیدان و ژئوفیزیکدان روسی A. A Fridman فرضیه کیهان شناسی کلاسیک در مورد ثابت بودن جهان را رد کرد و راه حلی برای معادله اینشتین توصیف کرد که جهان را با "در حال گسترش" فضا توصیف می کند.

نسبت چگالی متوسط ​​جهان به بحرانی نشان داده شده است

بسته به نام خالق آنها به نام فریدمن ، سه مدل کیهان شناسی وجود دارد. این مدل ها انرژی خلا (ثابت کیهان شناسی) را در نظر نمی گیرند.

مدل I Friedman ،. انبساط جهان ابدی خواهد بود و سرعت کهکشانها هرگز به صفر نخواهد رسید. فضا در چنین مدلی بی نهایت است ، دارای انحنای منفی است و با هندسه لوباچفسکی توصیف می شود. از طریق هر نقطه از چنین فضایی ، می توانید بی نهایت خط مستقیم به موازات یک خط مشخص بکشید ، مجموع زوایای مثلث کمتر از 180 درجه است ، نسبت محیط به شعاع بیشتر از 2π.

مدل دوم فریدمن ، انبساط جهان ابدی خواهد بود ، اما در بی نهایت سرعت آن به صفر می رسد. فضا در چنین مدلی بی نهایت ، مسطح است ، که توسط هندسه اقلیدس توصیف شده است.

III مدل فریدمن ، انبساط جهان با انقباض ، فروپاشی جایگزین می شود و با کوچک شدن جهان به نقطه ای منحصر به فرد (بحران بزرگ) پایان می یابد. فضا در چنین مدلی محدود است ، دارای انحنای مثبت است ، به شکل یک ابر ابر کره سه بعدی است و با هندسه کروی ریمان توصیف می شود. در چنین فضایی خطوط مستقیم موازی وجود ندارد ، مجموع زوایای مثلث بیش از 180 درجه است ، نسبت محیط به شعاع کمتر از 2π است. مجموع جرم کل چنین جهانی صفر است.

طبق داده های مدرن .

1.2 مدلهای کیهان شناسی جایگزین جهان

جز مدل استاندارددر اصل انفجار بزرگ ، مدلهای کیهان شناسی جایگزین وجود دارد:

1. مدل ، متقارن نسبت به ماده و ضد ماده ، حضور برابر این دو نوع ماده را در جهان فرض می کند. اگرچه واضح است که کهکشان ما عملاً هیچ پاد ماده ای ندارد ، اما سیستم های ستاره ای مجاور می توانند کاملاً از آن تشکیل شده باشند. در این حالت ، تابش آنها دقیقاً مشابه تابش کهکشان های معمولی خواهد بود. با این حال ، در دوره های اولیه انبساط ، هنگامی که ماده و پادماده در تماس نزدیکتری بودند ، نابودی آنها باید پرتوهای گامای قوی تولید می کرد. مشاهدات آن را تشخیص نمی دهند ، که یک مدل متقارن را بعید می کند.

2. مدل سرد بیگ بنگ فرض می کند که انبساط از صفر مطلق آغاز شده است. درست است که در این مورد ، همجوشی هسته ای نیز باید اتفاق بیفتد و ماده را گرم کند ، اما تابش زمینه مایکروویو دیگر نمی تواند مستقیماً با انفجار بزرگ مرتبط باشد ، بلکه باید به روش دیگری توضیح داده شود. این نظریه جذاب است زیرا ماده موجود در آن در معرض تکه تکه شدن است ، که برای توضیح ناهمگونی در مقیاس بزرگ جهان ضروری است.

3- مدل کیهان شناسی ثابت ، ایجاد مستمر ماده را فرض می کند. فرض اساسی این نظریه ، که به عنوان اصل کیهان شناسی ایده آل شناخته می شود ، بیان می کند که جهان همیشه به این شکل بوده و خواهد بود. مشاهدات این را رد می کند.

4. نسخه های اصلاح شده نظریه گرانش اینشتین در نظر گرفته شده است. به عنوان مثال ، نظریه K. Bruns و R. Dicke از پرینستون به طور کلی با مشاهدات داخل موافق است منظومه شمسی... مدل برنس -دیک ، و همچنین مدل رادیکالتر هویل ، که در آن برخی از ثابتهای اساسی با گذشت زمان تغییر می کنند ، تقریباً در عصر ما دارای پارامترهای کیهان شناسی مشابه مدل بیگ بنگ هستند.

5. در سال 1927 ابومه و دانشمند بلژیکی J. Lemaitre "گسترش" فضا را با داده های مشاهدات نجومی مرتبط کرد. لمیتر مفهوم آغاز جهان را به عنوان تکینگی (یعنی حالت فوق متراکم) و تولد جهان را به عنوان یک انفجار بزرگ معرفی کرد. بر اساس نظریه اینشتین اصلاح شده ، J. Lemaitre در سال 1925 یک مدل کیهان شناسی ساخت که ترکیبی از مهبانگبا یک مرحله آرام و طولانی که طی آن کهکشانها می توانند تشکیل شوند. انیشتین به این فرصت علاقه مند شد تا مدل کیهان شناسی مورد علاقه خود از یک جهان ایستا را اثبات کند ، اما هنگامی که انبساط جهان کشف شد ، وی آن را علنا ​​رها کرد.

ΛCDM (بخوانید "Lambda-CDiM")-مخفف Lambda-Cold Dark Matter ، مدل استاندارد کیهان شناسی استاندارد است که در آن جهان مسطح فضایی ، علاوه بر ماده معمولی باریونیک ، با انرژی تاریک (توصیف شده توسط ثابت کیهانی Λ در معادلات اینشتین) و ماده تاریک سرد (انگلیسی Cold Dark Matter). بر اساس این مدل ، سن جهان است میلیاردها سال

از آنجا که چگالی متوسط ​​ماده در جهان ناشناخته است ، امروزه ما نمی دانیم در کدام یک از این فضاهای جهان زندگی می کنیم.

در سال 1929 ، ستاره شناس آمریکایی E.P. Hubble وجود رابطه عجیبی بین فاصله و سرعت کهکشان ها را کشف کرد: همه کهکشان ها از ما دور می شوند و با سرعتی که متناسب با فاصله افزایش می یابد - سیستم کهکشان ها گسترش می یابد.

انبساط جهان یک حقیقت اثبات شده علمی تلقی می شود. طبق محاسبات نظری J. Lemaitre ، شعاع جهان در حالت اولیه 10-12 سانتی متر بود که از نظر اندازه نزدیک به شعاع الکترون است و چگالی آن 1096 گرم بر سانتی متر مکعب است. در حالت واحد ، جهان یک جسم کوچک با اندازه ناچیز بود. از حالت اصلی منحصر به فرد ، جهان در نتیجه انفجار بزرگ گسترش یافت.

محاسبات گذشته نگر سن جهان را 13 تا 20 میلیارد سال تعیین می کند. GA Gamov پیشنهاد کرد که دمای ماده زیاد است و با انبساط جهان کاهش یافت. محاسبات وی نشان داد که جهان در تکامل خود مراحل خاصی را طی می کند که طی آن تشکیل عناصر و ساختارهای شیمیایی رخ می دهد. در کیهان شناسی مدرن ، برای وضوح ، مرحله اولیه تکامل جهان به "دوران" تقسیم می شود

هنگام ارزیابی عظمت مقیاس جهان ، این س philosال فلسفی کلاسیک همیشه مطرح می شود: آیا جهان محدود است یا نامتناهی؟ مفهوم بی نهایت را بیشتر ریاضیدانان و فیلسوفان استفاده می کنند. فیزیکدانان تجربی که در روش های تجربی و تکنیک های اندازه گیری مهارت دارند ، همیشه مقادیر نهایی مقادیر اندازه گیری شده را بدست می آورند. اهمیت عظیم علم و به ویژه فیزیک مدرندر این واقعیت نهفته است که در حال حاضر بسیاری از ویژگیهای کمی اجسام نه تنها از کلان و خرد ، بلکه از جهان بزرگ نیز بدست آمده است.

مقیاس های فضایی جهان ما و ابعاد اصلی تشکیلات مادی ، از جمله اجسام ریز ، را می توان از جدول زیر نشان داد ، که در آن ابعاد بر حسب متر آمده است (برای سادگی ، فقط ترتیب اعداد داده شده است ، یعنی تقریبی اعداد در یک مرتبه قدر):

شعاع افق کیهانی

یا جهان ما 10 10 را می بینیم

قطر کهکشان ما 10 21 است

فاصله زمین تا خورشید 10 11

قطر خورشید 10 9

اندازه شخص 10 0

طول موج نور مرئی 10 -6 -10 -8

اندازه ویروس 10 -6 -10 -8

قطر اتم هیدروژن 10 -10

قطر هسته اتمی 10 -15

حداقل فاصله ،

در دسترس امروز برای اندازه گیری های ما 10 -18

از این داده ها می توان دریافت که نسبت بزرگترین به کوچکترین اندازه موجود در آزمایش امروز 44 مرتبه قدر است. با توسعه علم ، این نگرش دائماً افزایش یافته و همچنان ادامه خواهد داشت زیرا دانش جدیدی در مورد جهان پیرامون ما جمع می شود. میشل مونتین ، فیلسوف اومانیست فرانسوی (1533-1592) می گوید: "از این گذشته ،" جهان ما فقط مدرسه ای است که ما باید در آن یاد بگیریم. "

ساختار در سطوح مختلف ذاتی جهان است ، از ذرات معمولی ابتدایی گرفته تا ابر خوشه های بزرگ کهکشان ها. ساختار مدرن جهان نتیجه تکامل کیهانی است که طی آن کهکشانها از کهکشانی های کوچک ، ستارگان از ستاره های اولیه و سیارات از ابرهای پیش سیاره ای شکل گرفتند.

1.3 مدل انفجار داغ

طبق مدل کیهان شناسی فریدمن -لمیتر ، جهان در زمان انفجار بزرگ - حدود 20 میلیارد سال پیش بوجود آمد و گسترش آن تا به امروز ادامه دارد و به تدریج کند می شود. در اولین لحظه انفجار ، ماده جهان دارای چگالی و دمای نامتناهی بود. به این حالت تکینگی می گویند. بر اساس نسبیت عام ، گرانش یک نیروی واقعی نیست ، بلکه یک انحنای فضا-زمان است: هرچه چگالی ماده بیشتر باشد ، انحنای آن قوی تر است. در لحظه تکینگی اولیه ، خمیدگی نیز بی نهایت بود. شما می توانید انحنای نامحدود فضا-زمان را به عبارت دیگر بیان کنید و بگویید که در لحظه اولیه ، ماده و فضا به طور همزمان در همه جای جهان منفجر شدند. با افزایش حجم فضا در حال انبساط جهان ، چگالی ماده در آن کاهش می یابد.

S. Hawking و R. Penrose ثابت کردند که در گذشته اگر نظریه نسبیت عام برای توصیف فرایندهای فیزیکی در جهان اولیه بسیار کاربرد داشته باشد ، مطمئناً حالت واحدی وجود داشته است. برای اجتناب از تکینگی فاجعه بار در گذشته ، لازم است فیزیک را به طور قابل توجهی تغییر دهیم ، به عنوان مثال ، با فرض امکان ایجاد خود به خود مستمر ماده ، مانند نظریه جهان ثابت. اما مشاهدات نجومی هیچ مبنایی برای این امر ارائه نمی دهد. رویدادهای قبلی را که در نظر می گیریم ، مقیاس فضایی آنها کوچکتر بود. با نزدیک شدن به آغاز گسترش ، افق ناظر منقبض می شود (شکل 1).

برنج. 1. تصویر مدلهای بیگ بنگ

در اولین لحظات ، مقیاس آنقدر کوچک است که ما دیگر حق اعمال نسبیت عام را نداریم: مکانیک کوانتومی برای توصیف پدیده ها در چنین مقیاس کوچکی لازم است. اما نظریه کوانتومی گرانش هنوز وجود ندارد ، بنابراین هیچ کس نمی داند چگونه رویدادها تا زمان 10 تا 43 ثانیه به نام زمان پلانک (به افتخار پدر نظریه کوانتوم) توسعه یافتند. در آن لحظه ، چگالی ماده به مقدار باورنکردنی 1090 کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب رسید ، که نه تنها با چگالی اجسام اطراف ما (کمتر از 10 گرم در سانتی متر 3) ، بلکه حتی با چگالی هسته اتمی (حدود 1012 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) - بالاترین چگالی موجود در آزمایشگاه. بنابراین ، برای فیزیک مدرن ، آغاز انبساط جهان زمان پلانک است.

سه نوع عمده از مدل های بیگ بنگ وجود دارد: مدل باز استاندارد ، مدل بسته استاندارد و مدل Lemaitre. زمان به صورت افقی ترسیم می شود ، در حالی که عمودی فاصله هر دو کهکشان است که به اندازه کافی از یکدیگر فاصله دارند (برای حذف تعامل آنها). دایره دوران ما را مشخص می کند. اگر جهان همواره با سرعت فعلی در حال انبساط بود ، که توسط ثابت هابل H بیان می شد ، آنگاه حدود 20 میلیارد سال پیش آغاز می شد و همانطور که در خط نقطه قطری نشان داده شده بود ، ادامه می داد. اگر انبساط کند شود ، مانند مدل باز جهان نامحدود فضایی یا مدل بسته جهان محدود ، سن جهان کمتر از 1 / H است. مدل بسته دارای کوچکترین سن است ، گسترش آن به سرعت کند می شود و با فشرده سازی جایگزین می شود. مدل لمیتر جهان را توصیف می کند که به طور قابل توجهی از 1 / H قدیمی تر است ، زیرا یک دوره طولانی در تاریخ آن وجود دارد که تقریباً هیچ انبساطی وجود نداشت. مدل Lemaitre و مدل باز جهان توصیف می کنند که همیشه گسترش خواهد یافت.

در چنین شرایطی با درجه حرارت و چگالی غیرقابل تصور بود که تولد جهان اتفاق افتاد. بعلاوه ، این می تواند یک تولد به معنای واقعی کلمه باشد: برخی کیهان شناسان (مثلاً Ya B Zeldovich در اتحاد جماهیر شوروی و L. Parker در ایالات متحده) معتقد بودند که ذرات و فوتون های گاما در آن دوران توسط میدان گرانشی متولد شده اند. از دیدگاه فیزیک ، این فرایند می تواند اتفاق بیفتد اگر تکینگی ناهمسانگرد باشد ، یعنی میدان گرانشی ناهمگن بود. در این حالت ، نیروهای گرانشی جزر و مدی می توانند ذرات واقعی را از خلا بیرون کشیده و در نتیجه ماده جهان را ایجاد کنند. با مطالعه فرآیندهایی که بلافاصله پس از انفجار بزرگ رخ داد ، می فهمیم که نظریه های فیزیکی ما هنوز بسیار ناقص هستند. تکامل حرارتی جهان اولیه بستگی به تولید ذرات عظیم اولیه - هادرون ها دارد ، که فیزیک هسته ای هنوز اطلاعات کمی در مورد آنها دارد. بسیاری از این ذرات ناپایدار و کوتاه مدت هستند.

فیزیکدان سوئیسی R. Hagedorn معتقد است که ممکن است تعداد زیادی هادرون با افزایش جرم وجود داشته باشد ، که می توانند به وفور در دمای 10 12 K ایجاد شوند ، هنگامی که چگالی تابشی غول پیکر منجر به تولید جفت هادرونی متشکل از یک ذره و یک ضد ذره این فرایند باید افزایش دما را در گذشته محدود کند. بر اساس دیدگاه دیگر ، تعداد انواع ذرات بنیادی عظیم محدود است ، بنابراین دما و چگالی در دوران هادرون باید به مقادیر بی نهایت می رسید. در اصل ، این را می توان تأیید کرد: اگر هادرون های تشکیل دهنده - کوارک ها - ذرات پایدار بودند ، پس تعداد معینی از کوارک ها و آنتی کوارک ها باید از آن دوران داغ باقی می ماندند. اما جستجوی کوارک ها بی نتیجه ماند. آنها به احتمال زیاد ناپایدار هستند

پس از اولین میلی ثانیه از انبساط جهان ، فعل و انفعال قوی (هسته ای) دیگر نقش تعیین کننده ای در آن متوقف کرد: دما آنقدر کاهش یافت که هسته های اتمی از بین رفتن متوقف شد. فرایندهای فیزیکی بیشتر با تعامل ضعیف مسئول تولید ذرات نور - لپتونها (یعنی الکترونها ، پوزیترونها ، مزونها و نوترینوها) تحت تأثیر تابش گرما... هنگامی که در طول انبساط ، دمای تابش به حدود 10 10 K کاهش یافت ، تولید جفت های لپتون متوقف شد ، تقریباً همه پوزیترون ها و الکترون ها از بین رفتند. تنها نوترینوها و آنتی نوترینوها ، فوتونها و چند پروتون و نوترون که از دوران قبل زنده مانده اند باقی مانده است. به این ترتیب دوران لپتون به پایان رسید. مرحله بعدی انبساط - عصر فوتون - با غلبه مطلق تابش حرارتی مشخص می شود. برای هر پروتون یا الکترون باقیمانده ، یک میلیارد فوتون وجود دارد. در ابتدا ، اینها کوانتومهای گاما بودند ، اما با گسترش جهان ، انرژی خود را از دست دادند و تبدیل به اشعه ایکس ، ماوراء بنفش ، نوری ، مادون قرمز شدند و در نهایت ، اکنون به کوانتوم رادیویی تبدیل شده اند ، که ما آنها را به عنوان رادیو پس زمینه بدن سیاه (یادگار) در نظر می گیریم. انتشار

1.4 مشکلات حل نشده کیهان شناسی بیگ بنگ

4 مشکل وجود دارد که اکنون با مدل کیهان شناسی انفجار بزرگ روبروست.

1. مساله تکینگی: بسیاری از آنها کاربرد نسبیت عام را که در گذشته تکینگی می بخشد زیر سال می برند. نظریه های کیهان شناسی جایگزین عاری از تکینگی ارائه شده است.

2. مسأله ایزوتروپی جهان هستی است. عجیب به نظر می رسد که انبساط ، که با یک حالت منحصر به فرد آغاز شد ، بسیار همسانگرد باشد. با این حال ، این امر مستثنی نیست که گسترش ناهمسانگرد اولیه تحت تأثیر نیروهای پراکنده به تدریج ایزوتروپیک شود.

3. همگن در بزرگترین مقیاسها ، در مقیاسهای کوچکتر ، جهان بسیار ناهمگن است (کهکشانها ، خوشههای کهکشانها). درک اینکه چگونه گرانش به تنهایی می تواند چنین ساختاری را ایجاد کند دشوار است. بنابراین ، کیهان شناسان در حال بررسی امکانات مدلهای ناهمگن بیگ بنگ هستند.

4. در نهایت ، ممکن است یکی بپرسد ، آینده جهان چگونه است؟ برای پاسخ دادن ، باید چگالی متوسط ​​ماده را در جهان بدانید. اگر از مقدار بحرانی خاصی فراتر رود ، هندسه فضا-زمان بسته می شود و در آینده جهان قطعاً کوچک می شود. جهان بسته هیچ مرزی ندارد ، اما حجم آن محدود است. اگر چگالی زیر بحرانی باشد ، جهان باز است و برای همیشه منبسط می شود. جهان باز نامتناهی است و تنها یک تکینگی در آغاز دارد. تا کنون ، مشاهدات با مدل جهان باز مطابقت بهتری دارد. منشاء ساختار در مقیاس بزرگ. کیهان شناسان دو دیدگاه متضاد در مورد این مشکل دارند. رادیکال ترین این است که در ابتدا هرج و مرج وجود داشت. انبساط جهان اولیه بسیار ناهمسانگرد و ناهمگن بود ، اما سپس فرآیندهای اتلاف کننده ناهمسانگردی را هموار کرد و گسترش را به مدل فریدمن-لمیتر نزدیک کرد. سرنوشت ناهمگونی ها بسیار کنجکاو است: اگر دامنه آنها زیاد بود ، ناگزیر باید با سیاهچاله هایی با جرم تعیین شده توسط افق کنونی به سیاه چاله ها سقوط می کردند. شکل گیری آنها می تواند درست از زمان پلانک آغاز شود ، به طوری که جهان می تواند سیاهچاله های کوچک زیادی با جرمهای 10 تا 5 گرم داشته باشد. و قبل از دوران ، فقط سیاهچاله هایی با جرم بیش از 1016 گرم می توانستند زنده بمانند که با جرم یک کوه کوچک مطابقت دارد.

هرج و مرج اولیه می تواند شامل اختلالات در هر مقیاس و دامنه باشد. بزرگترین آنها به شکل امواج صوتی می تواند از دوران جهان اولیه تا عصر تابش ، زمانی که ماده هنوز به اندازه کافی گرم بود برای تابش ، جذب و پراکندگی تابش ، زنده بماند. اما با پایان این دوران ، پلاسما خنک شده دوباره ترکیب شد و دیگر با تابش ارتباط برقرار نکرد. فشار و سرعت صوت در گاز کاهش یافته و باعث تبدیل امواج صوتی به موج ضربه ای شده ، گاز را فشرده کرده و باعث فروپاشی آن به کهکشان ها و خوشه ها می شود. بسته به نوع امواج اولیه ، محاسبات تصویری بسیار متفاوت را پیش بینی می کند ، که همیشه با تصویر مشاهده شده مطابقت ندارد. برای انتخاب بین گزینه های ممکنمدل های کیهان شناسی ، یک ایده فلسفی مهم است ، که به عنوان اصل انسان شناسی شناخته می شود: از همان ابتدا ، جهان باید دارای چنین ویژگی هایی بود که به کهکشان ها ، ستارگان ، سیارات و حیات هوشمند در آن شکل می داد. در غیر این صورت ، هیچ کس نمی تواند با کیهان شناسی سروکار داشته باشد. یک دیدگاه جایگزین این است که هیچ چیز بیشتر از آنچه که مشاهدات ارائه می دهند در مورد ساختار اصلی جهان نمی توان آموخت. طبق این رویکرد محافظه کارانه ، جهان جوان را نمی توان آشفته در نظر گرفت ، زیرا اکنون بسیار همسانگرد و همگن است. انحراف از یکنواختی که در شکل کهکشان مشاهده می کنیم ، می تواند تحت تأثیر گرانش از بی نظمی های چگالی اولیه کوچک رشد کرده باشد. با این حال ، به نظر نمی رسد که مطالعات توزیع وسیع کهکشان ها (عمدتا توسط J. Peebles در پرینستون) این ایده را تأیید کند. احتمال جالب دیگر این است که خوشه هایی از سیاهچاله ها که در عصر هادرونیک متولد شده اند می توانند نوسانات اولیه تشکیل کهکشان ها باشند. آیا جهان باز است یا بسته؟ نزدیکترین کهکشانها با سرعت از ما دور می شوند ، متناسب با فاصله؛ اما دورترها از این وابستگی اطاعت نمی کنند: حرکت آنها نشان می دهد که انبساط جهان با گذشت زمان کند می شود. در یک مدل بسته از جهان تحت تأثیر گرانش ، انبساط در یک لحظه معین متوقف می شود و با انقباض جایگزین می شود (شکل 2) ، اما مشاهدات نشان می دهد که کاهش سرعت کهکشانها هنوز آنقدر سریع نیست که حتی یک توقف کامل رخ دهد.

خطوط افقی لحظات مشخصه تکامل را مشخص می کنند و مثلث های قطع شده توسط آنها منطقه جهان را برای ناظر در آن لحظه نشان می دهد. هرچه زمان بیشتری از آغاز گسترش می گذرد ، منطقه وسیع تری برای مشاهده در دسترس قرار می گیرد. در حال حاضر ، نور از ستارگان ، اختروش ها و خوشه های کهکشانی به ما میلیاردها سال نوری می رسد ، اما در دوران اولیه ، یک ناظر می تواند منطقه بسیار کوچکتری از جهان را ببیند. در دوره های مختلف ، اشکال مختلف ماده تحت سلطه بود: اگرچه ماده هسته های اتمی (نوکلئون ها) غالب بود ، اما قبل از آن ، هنگامی که جهان داغ بود ، تابش (فوتون ها) و حتی قبل از آن - ذرات اولیه سبک (لپتون ها) و سنگین (هادرون ها) )

شکل 2 - مدل استاندارد انفجار بزرگ: زمان به صورت عمودی و فاصله ها به صورت افقی ترسیم می شود.

برای بسته شدن جهان ، چگالی متوسط ​​ماده در آن باید از مقدار بحرانی خاصی فراتر رود. برآورد چگالی مواد مرئی و نامرئی بسیار نزدیک به این مقدار است. توزیع کهکشان ها در فضا بسیار ناهمگن است. گروه محلی کهکشان های ما ، که شامل راه شیری ، سحابی آندرومدا و چند کهکشان کوچکتر است ، در حاشیه یک سیستم کهکشان وسیع موسوم به ابرخوشه باکره قرار دارد که مرکز آن با خوشه کهکشانهای باکره منطبق است. اگر چگالی متوسط ​​جهان زیاد باشد و جهان بسته باشد ، باید انحراف شدیدی از انبساط همسانگرد مشاهده شود که ناشی از جذب کهکشان های ما و همسایه به مرکز ابرخوشه است. در جهان باز ، این انحراف ناچیز است. مشاهدات نسبتاً با مدل باز مطابقت دارد. محتوای موجود در ماده کیهانی ایزوتوپ سنگین هیدروژن - دوتریوم ، که مورد توجه کیهان شناسان است ، در طی شکل گیری واکنش های هسته ایدر اولین لحظات پس از بیگ بنگ محتویات دوتریوم نسبت به چگالی ماده در آن عصر و بنابراین در دوران ما بسیار حساس بود. با این حال ، انجام "آزمایش دوتریوم" آسان نیست ، زیرا لازم است ماده اولیه را بررسی کنیم ، که از زمان سنتز کیهانی در داخل ستارگان ، جایی که دوتریوم به راحتی می سوزد ، وجود نداشته است. مطالعه کهکشانهای بسیار دور نشان داد که محتوای دوتریوم با چگالی کم ماده و بنابراین ، با مدل باز جهان مطابقت دارد.

نتیجه

مدلهای کیهانی به این نتیجه می رسند که سرنوشت جهان در حال انبساط فقط به چگالی متوسط ​​ماده پر کننده آن و مقدار ثابت هابل بستگی دارد. اگر چگالی متوسط ​​برابر یا کمتر از چگالی بحرانی باشد ، انبساط جهان برای همیشه ادامه می یابد. اگر چگالی بالاتر از چگالی بحرانی باشد ، دیر یا زود انبساط متوقف می شود و با فشرده سازی جایگزین می شود.

در این صورت ، جهان به اندازه ای که ظاهراً در زمان پیدایش آن کوچک شده است ، کوچک می شود و جای خود را به پدیده ای به نام فشرده سازی بزرگ می دهد.

در اینجا مدلهای اساسی جهان وجود دارد: مدل De Sitter: مدلی از جهان در حال گسترش ، ارائه شده در سال 1917 ، که در آن ماده یا تابش وجود ندارد. این فرضیه غیرواقعی با این وجود از لحاظ تاریخی قابل توجه بود ، زیرا اولین فردی بود که ایده جهان در حال انبساط و نه یک جهان ایستا را مطرح کرد. مدل لایمتر: مدلی از جهان که با انفجار بزرگ آغاز می شود و پس از آن مرحله ایستا و به دنبال آن انبساط نامحدود آغاز می شود. این مدل به نام J. Lemaitre (1894-1966) نامگذاری شده است ،

مدلی از جهان در حال گسترش بدون نسبیت عام ، در سال 1948 توسط ادوارد میلن ارائه شد. این جهان در حال گسترش ، همسانگرد و همگن است. حاوی هیچ ماده ای انحنای منفی دارد و بسته نیست.

مدل فریدمن: مدلی از جهان که می تواند به درون فرو ریزد. در سال 1922 ، ریاضیدان شوروی A.A. Friedman (Alexander Friedmann ، 1888-1925) ، معادلات نظریه نسبیت عمومی را تجزیه و تحلیل کرد

اگر چگالی ماده موجود در آن به اندازه ای باشد که بتواند انبساط را متوقف کند ، جهان فریدمن می تواند بسته شود. این واقعیت منجر به جستجوی توده به اصطلاح گمشده شد. متعاقباً ، نتیجه گیری های فریدمن در مشاهدات نجومی تأیید شد ، که در طیف کهکشان ها به اصطلاح انتقال قرمز خطوط طیفی را کشف کرد ، که با فاصله متقابل این منظومه های ستاره ای مطابقت دارد.

مدل انیشتین د سیتر: ساده ترین مدل کیهان شناسی مدرن ، که در آن جهان دارای فشار صفر ، خمیدگی صفر (یعنی هندسه تخت) و وسعت بی نهایت است و انبساط آن در مکان و زمان محدود نمی شود. این مدل که در سال 1932 پیشنهاد شد ، مورد خاصی (در حالت خمیدگی صفر) از جهان عمومی فریدمن است.

2. ماهیت فرآیندهای خود سازماندهی در طبیعت بی جان و بی جان چیست؟

همه اجسام طبیعت بی جان و بی جان را می توان در قالب سیستم های خاصی با ویژگی ها و ویژگی های خاص که سطح سازمان آنها را مشخص می کند ، نشان داد. با در نظر گرفتن سطح سازماندهی ، سلسله مراتب ساختارهای سازمانی اشیاء مادی با ماهیت بی جان و بی جان را می توان در نظر گرفت. چنین سلسله مراتبی از ساختارها با ذرات ابتدایی شروع می شود که نشان دهنده سطح اولیه سازماندهی ماده است و با سازمانها و جوامع زنده - بالاترین سطوح سازمان به پایان می رسد.

در حال حاضر ، در زمینه فیزیک نظری بنیادی ، مفاهیمی در حال توسعه است که بر اساس آنها جهان عینی موجود محدود به جهان مادی نیست که توسط حواس یا وسایل فیزیکی ما درک می شود. نویسندگان این مفاهیم به این نتیجه رسیدند: همراه با جهان مادی ، واقعیتی از مرتبه بالاتر وجود دارد که ماهیتی اساساً متفاوت از واقعیت دارد جهان مادی.

مطالعه ماده و سطوح ساختاری آن شرط لازم برای شکل گیری جهان بینی است ، صرف نظر از اینکه در نهایت مادی گرا یا ایده آلیستی به نظر برسد.

کاملاً آشکار است که نقش تعریف مفهوم ماده ، درک دومی برای ساختن پایان ناپذیر است تصویر علمیجهان ، حل مسئله واقعیت و قابلیت تشخیص اشیاء و پدیده های جهان های خرد ، کلان و بزرگ.

منظور ما از سازماندهی سیستم تغییر در ساختار سیستم است که رفتار منسجم را تضمین می کند یا عملکرد سیستم که توسط شرایط خارجی تعیین می شود.

اگر منظور ما از تغییر در سازمان ، تغییر روش اتصال (یا اتصال) زیر سیستم هایی است که یک سیستم را تشکیل می دهند ، پدیده خود سازماندهی را می توان به عنوان یک تغییر اجتناب ناپذیر در سیستم و عملکردهای آن ، که رخ می دهد ، تعریف کرد. به دلیل تعامل سیستم با شرایط موجود و نزدیک شدن به وضعیت نسبتاً پایدار ، خارج از هرگونه تأثیر اضافی است.

منظور ما از خود سازماندهی تغییر در ساختار است که به دلیل وجود ارتباطات داخلی و ارتباطات با آنها ، ثبات رفتار را تضمین می کند محیط خارجی.

خود سازماندهی بیان طبیعی-علمی فرایند حرکت خود ماده است. توانایی خود سازماندهی توسط سیستمهای طبیعت زنده و بی جان و همچنین سیستمهای مصنوعی در اختیار است. پیکربندی خاص ساختار تنها در شرایط دقیق و در یک لحظه مشخص از "حرکت" یک سیستم پیچیده وجود دارد. پویایی توسعه سیستم ها منجر به تغییر مداوم در ساختار آنها می شود.

تغییر طبیعی در ساختار سیستم مطابق با تغییرات تاریخی در رابطه با محیط خارجی را تکامل می نامند.
تغییر ساختار یک سیستم پیچیده در روند تعامل با آن محیط- این مظهر ویژگی باز بودن به عنوان افزایش امکانات برای ظهور به جدید است. از سوی دیگر ، تغییر در ساختار یک سیستم پیچیده ، گسترش شرایط زندگی مرتبط با سازمان پیچیده تر و افزایش فعالیتهای حیاتی را فراهم می کند. دستیابی به وسایل با معنای کلی تر ، به شما امکان می دهد با جنبه های جدید محیط خارجی ارتباط برقرار کنید.

خود سازماندهی با ظهور عملکرد هماهنگ داخلی به دلیل ارتباطات داخلی و ارتباطات با محیط خارجی مشخص می شود. علاوه بر این ، مفاهیم عملکرد و ساختار سیستم ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. سیستم سازمان یافته است ، یعنی به منظور انجام عملکرد ، ساختار را تغییر می دهد.

ساختار و سازماندهی سیستمیک ماده از مهمترین ویژگیهای آن است که بیانگر نظم موجودیت ماده و آن اشکال خاصی است که در آن خود را نشان می دهد.

ساختار ماده معمولاً به عنوان ساختار آن در کلان عالم درک می شود ، یعنی وجود به شکل مولکول ، اتم ، ذرات اولیه و غیره این به این دلیل است که یک فرد موجودی ماکروسکوپی است و مقیاس های ماکروسکوپی برای او آشنا هستند ، بنابراین مفهوم ساختار معمولاً با اجسام ریز مختلف مرتبط است.

اما اگر ماده را به عنوان یک کل در نظر بگیریم ، مفهوم ساختار ماده همچنین اجرام ماکروسکوپی ، همه سیستم های کیهانی جهان بزرگ و در هر مقیاس فضا-زمان دلخواه بزرگ را در بر می گیرد. از این منظر ، مفهوم "ساختار" در این واقعیت آشکار می شود که در قالب تنوع بی نهایت سیستمهای انتگرال ، که به هم پیوسته هستند ، و همچنین در نظم ساختار هر سیستم وجود دارد. چنین ساختاری از نظر کمی و کیفی بی نهایت است.

تجلیات بی نهایت ساختاری ماده عبارتند از:

- پایان ناپذیری اشیاء و فرآیندهای دنیای کوچک ؛

- بی نهایت فضا و زمان ؛

- بی نهایت تغییرات و توسعه فرآیندها.

از میان انواع اشکال واقعیت عینی ، تنها محدوده محدود جهان مادی از نظر تجربی قابل دسترسی است ، که اکنون در مقیاسی از 10 -15 تا 10 28 سانتی متر و در زمان - تا 2 × 10 9 سال گسترش می یابد. به

ساختار و سازماندهی سیستمیک ماده از مهمترین ویژگیهای آن است. آنها نظم موجودیت ماده و اشکال خاص آن را که در آن خود را نشان می دهد بیان می کنند.

جهان مادی یکی است: منظور ما این است که تمام قسمتهای آن - از اجسام بی جان گرفته تا موجودات زنده ، از اجرام آسمانیبه فردی به عنوان عضوی از جامعه - به نحوی مرتبط هستند.

سیستم چیزی است که به طریقی خاص با یکدیگر ارتباط دارد و تابع قوانین مربوطه است.

سیستمها به طور عینی موجود و نظری یا مفهومی هستند ، یعنی فقط در ذهن یک فرد وجود دارد

سیستم مجموعه ای منظم داخلی یا خارجی از عناصر به هم پیوسته و متقابل است.

نظم و ترتیب مجموعه حاکی از وجود روابط منظم بین عناصر سیستم است که خود را در قالب قوانین سازمان ساختاری نشان می دهد. همه سیستمهای طبیعی که در نتیجه فعل و انفعالات اجسام و خود طبیعی شدن ماده بوجود می آیند دارای نظم درونی هستند. ویژگی خارجی سیستم های مصنوعی ساخت بشر: فنی ، تولیدی ، مفهومی و غیره.

سطوح ساختاری ماده از مجموعه خاصی از اشیاء هر طبقه تشکیل شده و با نوع خاصی از تعامل بین عناصر تشکیل دهنده آنها مشخص می شود.

معیارهای تمایز بین سطوح مختلف ساختاری ویژگیهای زیر است:

- مقیاس های فضا-زمان ؛

- مجموعه ای از مهمترین خواص ؛

- قوانین خاص حرکت ؛

- میزان پیچیدگی نسبی که در این فرایند بوجود می آید توسعه تاریخیماده در یک منطقه معین از جهان ؛

- برخی علائم دیگر

سطوح ساختاری فعلی ماده را می توان بر اساس معیارهای فوق در زمینه های زیر متمایز کرد.

1. میکروکیهسم. این شامل:

- ذرات اولیه و هسته های اتمی - مساحتی از حدود 10 - 15 سانتی متر ؛

- اتم ها و مولکول ها 10 - 8 - 10 - 7 سانتی متر.

میکروکاسم مولکولها ، اتمها ، ذرات بنیادی -جهان اجسام کوچک بسیار کوچک و غیرقابل مشاهده مستقیم است که تنوع فضایی آنها از 10 تا 8 تا 10 تا 16 سانتی متر محاسبه می شود و طول عمر -از بی نهایت تا 10 - 24 ثانیه

2. ماکروکاسم: اجسام ماکروسکوپی 10 -6 -10 7 سانتی متر.

ماکروکاسم - جهان اشکال پایدار و ارزشهای متناسب انسانی ، و همچنین مجموعه های بلوری مولکولها ، موجودات زنده ، اجتماعات موجودات ؛ جهان اشیاء کلان ، ابعاد آنها با مقیاس تجربه بشر قابل مقایسه است: مقادیر فضایی بر حسب میلی متر ، سانتی متر و کیلومتر و زمان - در ثانیه ، دقیقه ، ساعت ، سال بیان می شود.

Megaworld شامل سیارات ، مجتمع های ستاره ای ، کهکشان ها ، فرازکشانی ها - دنیایی از مقیاس ها و سرعتهای عظیم کیهانی است ، فاصله ای که در سال نوری اندازه گیری می شود و عمر اجرام کیهانی - در میلیون ها و میلیاردها سال.

و اگرچه این سطوح دارای قوانین خاص خود هستند ، اما جهان خرد ، کلان و بزرگ ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند.

3. Megaworld: سیستم های فضایی و مقیاس های نامحدود تا 1028 سانتی متر.

سطوح مختلف ماده مشخص می شود انواع متفاوتاتصالات

در مقیاس 10-13 سانتی متر - فعل و انفعالات قوی ، یکپارچگی هسته توسط نیروهای هسته ای تضمین می شود.


یکپارچگی اتم ها ، مولکول ها ، اجسام کلان توسط نیروهای الکترومغناطیسی تأمین می شود.


1. در مقیاس کیهانی - نیروهای گرانشی.
   

   با افزایش اندازه اجسام ، انرژی برهم کنش کاهش می یابد. اگر انرژی فعل و انفعالات گرانشی را به عنوان واحد در نظر بگیریم ، در این صورت فعل و انفعال الکترومغناطیسی در اتم 1039 برابر بیشتر خواهد شد و برهمکنش بین نوکلئونها - ذرات تشکیل دهنده هسته - 1041 برابر بیشتر خواهد بود. هرچه اندازه سیستم های مادی کوچکتر باشد ، عناصر آنها محکم تر به هم متصل می شوند.
   

   تقسیم ماده به سطوح ساختاری نسبی است. در مقیاس های فضا-زمان موجود ، ساختار ماده خود را در سازماندهی سیستمیک خود نشان می دهد ، وجود در قالب بسیاری از سیستم های متقابل سلسله مراتبی ، از ذرات اولیه گرفته تا متا کهکشان.
   

   با صحبت درباره ساختارمندی - تجزیه داخلی زندگی مادی ، می توان توجه داشت که صرف نظر از گستردگی جهان بینی علم ، این امر با کشف بیشتر و بیشتر سازه های جدید ساختاری مرتبط است. به عنوان مثال ، اگر قبلاً نمای جهان توسط کهکشان بسته شده بود ، سپس به یک سیستم کهکشان گسترش یافته بود ، اکنون متا کهکشان به عنوان یک سیستم خاص با قوانین خاص ، فعل و انفعالات داخلی و خارجی مورد مطالعه قرار می گیرد.
   

   در علم مدرن ، این روش به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد تجزیه و تحلیل ساختاری، که قوام اجسام مورد مطالعه را در نظر می گیرد. به هر حال ، ساختارگرایی عبارت است از تجزیه داخلی وجود مادی ، نحوه وجود ماده. سطوح ساختاری ماده از مجموعه خاصی از اشیاء از هر نوع شکل می گیرد و با روش خاصی از تعامل بین عناصر تشکیل دهنده آنها مشخص می شود ، در رابطه با سه حوزه اصلی واقعیت عینی ، این سطوح به شرح زیر است (جدول).
   

   جدول - سطوح ساختاری ماده
   

   طبیعت معدنی	طبیعت زنده	جامعه
   زیر ریز عنصری	درشت مولکولی بیولوژیکی	شخصی
   ریز عنصر	سلولی	یک خانواده
   هسته ای	میکروارگانیک	جمعی
   اتمی	اندامها و بافتها	گروه های اجتماعی بزرگ (طبقات ، ملل)
   مولکولی	کل ارگانیسم	دولت (جامعه مدنی)
   سطح کلان	جمعیت ها	سیستم های حالت ها
   سطح مگا (سیارات ، منظومه های ستاره ای ، کهکشان ها)	بیوسنوز	بشریت به عنوان یک کل
   سطح مگا (فرا کهکشان)	زیست کره	نوسفر

   هر یک از حوزه های واقعیت عینی شامل تعدادی از سطوح ساختاری مرتبط است. در این سطوح ، روابط هماهنگی غالب و بین سطوح - روابط تابع است.
   

   مطالعه سیستماتیک اشیاء مادی نه تنها شامل ایجاد روشهایی برای توصیف روابط ، ارتباطات و ساختار مجموعه ای از عناصر است ، بلکه همچنین انتخاب مواردی از آنها که تشکیل دهنده سیستم هستند ، به عنوان مثال. عملکرد و توسعه جداگانه سیستم را فراهم می کند. یک رویکرد سیستماتیک به تشکیلات مادی ، امکان درک بیشتر سیستم مورد بررسی را پیش فرض می کند سطح بالا... سیستم معمولاً با ساختار سلسله مراتبی مشخص می شود. گنجاندن پی در پی یک سیستم سطح پایین تر به یک سیستم سطح بالاتر.
   

   بنابراین ، ساختار ماده در سطح طبیعت بی جان (معدنی) شامل ذرات ابتدایی ، اتم ها ، مولکول ها (اجسام جهان کوچک ، اجسام کلان و اجسام جهان بزرگ: سیارات ، کهکشان ها ، سیستم های فراآلودگی و غیره) است. فرا کهکشان اغلب با کل جهان مشخص می شود ، اما جهان به معنای وسیع کلمه قابل درک است ، با کل جهان مادی و ماده متحرک یکسان است ، که ممکن است شامل بسیاری از فراااقعکاسی ها و دیگر سیستم های کیهانی باشد.
   

   حیات وحش نیز ساختار یافته است. سطوح بیولوژیکی و اجتماعی را برجسته می کند. سطح بیولوژیکی شامل سطوح زیر است:
   

   - درشت مولکول ها ( اسیدهای نوکلئیک، DNA ، RNA ، پروتئین) ؛
   

   – سطح سلولی;
   

   - میکروارگانیک ( موجودات تک سلولی);
   

   - اندامها و بافتهای بدن به عنوان یک کل ؛
   

   - جمعیت ؛
   

   - بیوسنوتیک ؛
   

   - زیست کره
   

   مفاهیم اصلی این سطح در سه زیر سطح آخر مفاهیم بیوتوپ ، بیوسنوز ، بیوسفر است که نیاز به توضیح دارد.
   

   بیوتوپ مجموعه ای (اجتماع) از افراد یک گونه (به عنوان مثال ، یک دسته گرگ) است که می توانند نوع خود (جمعیت ها) را با هم مخلوط کرده و تولید مثل کنند.
   

   بیوسنوز مجموعه ای از جمعیت ارگانیسم ها است که مواد زائد برخی از آنها شرایط وجود سایر موجودات ساکن در یک منطقه خشکی یا آبی است.
   

   زیست کره یک سیستم جهانی از زندگی است ، آن بخشی از محیط جغرافیایی (قسمت زیرین جو ، قسمت بالای لیتوسفر و هیدروسفر) ، که زیستگاه موجودات زنده است ، شرایط لازم برای بقای آنها را فراهم می کند ( درجه حرارت ، خاک و غیره) ، که در نتیجه تعامل بیوسنوزها ایجاد می شود.
   

   اساس کلی زندگی در سطح بیولوژیکی - متابولیسم آلی (تبادل مواد ، انرژی و اطلاعات با محیط زیست) - در هر یک از سطوح زیر برجسته خود را نشان می دهد:
   

   - در سطح ارگانیسم ها ، متابولیسم به معنی جذب و تجزیه از طریق دگرگونی های درون سلولی است.
   

   - در سطح اکوسیستم (بیوسنوز) ، شامل زنجیره ای از تغییر ماده ای است که ابتدا با تولید ارگانیسم ها با واسطه موجودات مصرف کننده و موجودات مخرب متعلق به گونه های مختلف جذب شده است.
   

   - در سطح زیست کره ، گردش جهانی ماده و انرژی با مشارکت مستقیم عوامل مقیاس کیهانی وجود دارد.
   

   در مرحله خاصی از توسعه زیست کره ، جمعیتهای خاصی از موجودات زنده به وجود می آیند ، که به دلیل توانایی آنها در کار ، نوعی سطح را شکل داده اند - سطح اجتماعی. در بعد ساختاری ، واقعیت اجتماعی به زیر سطوح تقسیم می شود: افراد ، خانواده ها ، مجموعه های مختلف (تولید) ، گروه های اجتماعی و غیره.
   

   سطح ساختاری فعالیت اجتماعی در یک رابطه خطی مبهم با یکدیگر است (به عنوان مثال ، سطح ملتها و سطح دولتها). درهم تنیدگی سطوح مختلف در درون جامعه ، ایده غلبه شانس و هرج و مرج در فعالیت های اجتماعی را ایجاد می کند. اما یک تجزیه و تحلیل دقیق وجود ساختارهای اساسی را در آن نشان می دهد - حوزه های اصلی زندگی اجتماعی ، که حوزه های مادی - تولیدی ، اجتماعی ، سیاسی ، معنوی هستند که قوانین و ساختارهای خاص خود را دارند. همه آنها ، به یک معنا ، به عنوان بخشی از تشکیلات اجتماعی و اقتصادی تابع هستند ، عمیقاً ساختار یافته اند و وحدت ژنتیکی توسعه اجتماعی را به طور کلی تعیین می کنند.
   

   بنابراین ، هر یک از سه حوزه واقعیت مادی از تعدادی از سطوح ساختاری خاص تشکیل شده است که به عنوان بخشی از یک منطقه از واقعیت در نظم دقیق قرار دارند.
   

   انتقال از یک منطقه به منطقه دیگر با پیچیدگی و افزایش مجموعه عوامل تشکیل شده که یکپارچگی سیستم ها را تضمین می کند ، همراه است. در هر یک از سطوح ساختاری ، روابط تابع وجود دارد ( سطح مولکولیشامل اتمی است ، نه برعکس). منظم بودن سطوح جدید به نظم سطوح که بر اساس آن بوجود آمده اند قابل تقلیل نیست و در سطح مشخصی از سازماندهی ماده پیشرو است. سازماندهی ساختاری ، یعنی قوام ، راهی برای وجود ماده است.
   

   فرضیه مدل چند ظرفیتی جهان

   پیشگفتار نویسنده سایت:قطعاتی از فصل 29 کتاب آندری دیمیتریویچ ساخاروف "خاطرات" به خوانندگان سایت "دانش قدرت است" ارائه می شود. آکادمیس ساخاروف در مورد کار در زمینه کیهان شناسی صحبت می کند ، که او پس از شروع فعالانه در کار حقوق بشر - به ویژه در تبعید در گورکی ، انجام داد. این مطالب بدون شک در مورد موضوع "جهان" مورد بحث در این فصل از سایت ما مورد توجه است. ما با فرضیه مدل چند ظرفیتی جهان و سایر مشکلات کیهان شناسی و فیزیک آشنا می شویم. ... و البته ، بیایید گذشته غم انگیز اخیر خود را به یاد آوریم.

   آکادمی آندره دیمیتریویچ ساخاروف (1921-1989).

   در مسکو در دهه 1970 و در گورکی ، من تلاش خود را برای مطالعه فیزیک و کیهان شناسی ادامه دادم. در این سالها من نتوانستم ایده های اساسی جدیدی را مطرح کنم ، و به توسعه آن جهاتی ادامه دادم که قبلاً در آثار من در دهه 60 ارائه شده بود (و در قسمت اول این کتاب شرح داده شد). این احتمالاً بیشتر دانشمندان پس از رسیدن به محدوده سنی مشخص برای آنها است. با این حال ، من امید خود را از دست نمی دهم که شاید چیز دیگری برای من "چشمک بزند". در عین حال ، باید بگویم که صرفاً مشاهده فرایند علمی ، که خود شما در آن شرکت نمی کنید ، اما می دانید چه چیزی چیست ، شادی درونی عمیقی را ایجاد می کند. از این نظر ، من "حریص" نیستم.

   در سال 1974 این کار را انجام دادم و در سال 1975 کاری را منتشر کردم که در آن ایده لاگرانژی صفر میدان گرانشی و همچنین روشهای محاسبه ای را که در کارهای قبلی استفاده کردم ، توسعه دادم. در همان زمان ، معلوم شد که من به روشی که سالها پیش توسط ولادیمیر الکساندرویچ فوک و سپس توسط جولیان شوینگر پیشنهاد شده بود ، رسیدم. با این حال ، نتیجه گیری من و نحوه ساخت ، روش ها کاملاً متفاوت بود. متأسفانه ، من نتوانستم کار خود را برای فاک ارسال کنم - او در همان زمان درگذشت.

   بعداً ، برخی از اشتباهات را در مقاله خود کشف کردم. در آن ، این س untilال تا انتها مبهم بود که آیا "گرانش ناشی" (اصطلاح امروزی به جای عبارت "صفر لاگرانژی") در هر یک از گزینه هایی که من در نظر گرفتم علامت صحیح ثابت گرانشی را نشان می دهد.<...>

   سه اثر - یکی قبل از اخراج من و دو اثر پس از اخراج من - به مسائل کیهان شناسی اختصاص یافته است. در اولین کار ، من مکانیسم های شروع عدم تقارن باریون را مورد بحث قرار دادم. شاید ملاحظات کلی در مورد سینتیک واکنشها که منجر به عدم تقارن باریون در جهان می شود ، مورد توجه قرار گیرد. با این حال ، به طور خاص در این کار ، من در چارچوب فرضیه قدیمی خود در مورد وجود قانون حفاظت "ترکیبی" (مجموع تعداد کوارک ها و لپتون ها حفظ می شود) استدلال می کنم. قبلاً در قسمت اول خاطرات خود نوشتم که چگونه به این ایده رسیدم و چرا اکنون آن را اشتباه می دانم. به طور کلی ، این قسمت از کار به نظر من ناموفق است. من بیشتر قسمتی از کار را که درباره آن می نویسم دوست دارم مدل چند صفحه ای جهان ... ما در مورد این فرض صحبت می کنیم که انبساط کیهانی جهان با انقباض جایگزین می شود ، سپس انبساط جدیدی به گونه ای که چرخه های انقباض - انبساط بی نهایت بار تکرار می شود... چنین مدلهای کیهانی مدتهاست که توجهات را به خود جلب کرده اند. نویسندگان مختلف آنها را صدا زده اند "ضربان دار"یا "نوسان"مدلهای جهان من این اصطلاح را بیشتر دوست دارم "مدل چند ورقه" ... به نظر می رسد بیشتر بیانگر است ، بیشتر منطبق با معنای احساسی و فلسفی تصویر فاخر تکرار مکرر چرخه های زندگی است.

   تا زمانی که فرض بر حفاظت بود ، مدل چند ظرفیتی با دشواری غیرقابل حل برآمده از یکی از قوانین اساسی طبیعت - قانون دوم ترمودینامیک ، ملاقات کرد.

   عقب نشینی کنید. در ترمودینامیک ، مشخصه خاصی از وضعیت اجسام معرفی می شود ، به نام. پدرم یکبار یک کتاب علمی قدیمی معروف به نام "ملکه جهان و سایه او" را به یاد آورد. (متأسفانه فراموش کردم نویسنده این کتاب کیست.) ملکه البته انرژی است و سایه آنتروپی است. بر خلاف انرژی ، که برای آن قانون حفاظت وجود دارد ، برای آنتروپی قانون دوم ترمودینامیک قانون افزایش (دقیق تر ، عدم کاهش) را ایجاد می کند. فرآیندهایی که در آن کل آنتروپی اجسام تغییر نمی کند ، برگشت پذیر نامیده می شوند. نمونه ای از یک روند برگشت پذیر - حرکت مکانیکیبدون اصطکاک فرآیندهای برگشت پذیر یک انتزاع هستند ، یک مورد محدود کننده فرآیندهای برگشت ناپذیر که با افزایش کل آنتروپی اجسام (در طول اصطکاک ، تبادل حرارت و غیره) همراه است. از نظر ریاضی ، آنتروپی به عنوان مقداری تعریف می شود که افزایش آن برابر است با ورودی گرما تقسیم بر دمای مطلق (علاوه بر این ، از آن گرفته می شود - دقیقتر ، از اصول کلی، - که آنتروپی در دمای صفر مطلق و آنتروپی خلا برابر صفر است).

   مثال عددی برای وضوح. جسمی با دمای 200 درجه 400 کالری در هنگام تبادل حرارت به جسم دوم که دمای آن 100 درجه است می دهد. آنتروپی جسم اول 400/200 کاهش یافته است ، یعنی 2 واحد ، و آنتروپی بدن دوم 4 واحد افزایش یافت. مطابق الزامات اصل دوم ، کل آنتروپی 2 واحد افزایش یافته است. توجه داشته باشید که این نتیجه نتیجه این واقعیت است که گرما از جسم گرمتر به بدن سردتر منتقل می شود.

   افزایش کل آنتروپی در طی فرایندهای عدم تعادل در نهایت منجر به گرم شدن ماده می شود. بیایید به کیهان شناسی ، به مدل های چند صفحه ای بپردازیم. اگر در این حالت تعداد باریون ها را ثابت فرض کنیم ، آنتروپی در هر باریون به طور نامحدود افزایش می یابد. این ماده با هر چرخه به طور نامحدود داغ می شود ، یعنی شرایط جهان تکرار نخواهد شد!

   اگر ما فرض حفاظت از بارین را کنار بگذاریم و مطابق ایده من در سال 1966 و توسعه آن توسط بسیاری از نویسندگان دیگر فرض کنیم که بارین از "آنتروپی" (یعنی خنثی) ناشی می شود. ماده گرم) در مراحل اولیه انبساط کیهانی جهان. در این مورد ، تعداد باریون های تولید شده متناسب با آنتروپی در هر چرخه انبساط - انقباض است ، به عنوان مثال. شرایط تکامل ماده ، تشکیل اشکال ساختاری می تواند تقریباً در هر چرخه یکسان باشد.

   من اولین بار اصطلاح "مدل چند صفحه ای" را در کار 1969 مطرح کردم. در مقالات اخیرم ، من از همان اصطلاح به معنای کمی متفاوت استفاده می کنم. این را برای جلوگیری از سوء تفاهم در اینجا ذکر می کنم.

   در اولین مقاله از سه مقاله اخیر (1979) مدلی در نظر گرفته شده است که در آن فضا به طور متوسط ​​مسطح فرض می شود. همچنین فرض بر این است که ثابت کیهانی اینشتین صفر و منفی نیست (اگرچه از نظر مقدار مطلق بسیار کوچک است). در این مورد ، همانطور که معادلات نظریه گرانش اینشتین نشان می دهد ، انبساط کیهانی ناگزیر با انقباض جایگزین می شود. علاوه بر این ، هر چرخه به طور کامل دوره قبلی را از نظر ویژگی های متوسط ​​خود تکرار می کند. ضروری است که مدل از نظر فضایی مسطح باشد. علاوه بر هندسه تخت (هندسه اقلیدسی) ، دو اثر زیر به ملاحظه هندسه لوباچفسکی و هندسه ابرسفر (یک آنالوگ سه بعدی از یک کره دو بعدی) اختصاص داده شده است. در این موارد اما مشکل دیگری بوجود می آید. افزایش آنتروپی منجر به افزایش شعاع جهان در لحظه های مربوط به هر چرخه می شود. با تفسیر گذشته ، متوجه می شویم که برای هر چرخه معین تنها می توان تعداد محدودی چرخه را پیش گرفت.

   در کیهان شناسی "استاندارد" (یک ظرفیت) ، مشکلی وجود دارد: قبل از لحظه حداکثر چگالی چه اتفاقی افتاده است؟ در کیهان شناسی های چند صفحه ای (به جز در مورد یک مدل مسطح فضایی) ، نمی توان از این مشکل اجتناب کرد - این س toال به لحظه شروع گسترش چرخه اول موکول می شود. می توان این دیدگاه را داشت که آغاز گسترش چرخه اول ، یا در مورد مدل استاندارد ، تنها چرخه ، لحظه خلقت جهان است ، و بنابراین پرسش از آنچه پیش از این اتفاق افتاده است این خارج از محدوده تحقیقات علمی است. با این حال ، شاید درست - یا ، به نظر من ، بیشتر - رویکردی که اجازه نامحدود می دهد تحقیق علمیجهان مادی و فضا - زمان. در عین حال ، ظاهراً جایی برای عمل آفرینش وجود ندارد ، اما مفهوم اصلی مذهبی معنای الهی هستی تحت تأثیر علم نیست ، خارج از آن نهفته است.

   من از دو فرضیه جایگزین مربوط به مشکل مورد بحث مطلع هستم. به نظر می رسد یکی از آنها اولین بار در سال 1966 توسط من بیان شد و در کارهای بعدی تعدادی اصلاح شد. این فرضیه "چرخش پیکان زمان" است. این ارتباط نزدیکی با مشکل برگشت پذیری دارد.

   همانطور که قبلاً نوشتم ، هیچ فرآیند کاملاً برگشت پذیر در طبیعت وجود ندارد. اصطکاک ، انتقال حرارت ، انتشار نور ، واکنشهای شیمیایی، فرایندهای زندگی با برگشت ناپذیری مشخص می شوند ، تفاوت چشمگیر بین گذشته و آینده. اگر نوعی شلیک می کنید فرآیند برگشت ناپذیرو سپس فیلم را در جهت مخالف شروع کنید ، سپس چیزی را روی صفحه نمایش می بینیم که واقعاً نمی تواند اتفاق بیفتد (به عنوان مثال ، چرخ فلایویل با اینرسی سرعت چرخش خود را افزایش می دهد و یاطاقان ها سرد می شوند). از نظر کمی ، برگشت ناپذیری در افزایش یکنواخت آنتروپی بیان می شود. در عین حال ، اتم ها ، الکترون ها ، هسته های اتمی و ... که بخشی از همه اجسام هستند. طبق قوانین مکانیک (کوانتومی ، اما این در اینجا ناچیز است) حرکت کنید ، که برگشت پذیری کامل در زمان دارند (در نظریه میدان کوانتومی - با بازتاب همزمان CP ، قسمت اول را ببینید). عدم تقارن دو جهت زمان (همانطور که می گویند وجود "پیکان زمان") با تقارن معادلات حرکت ، مدتهاست توجه سازندگان مکانیک آماری را به خود جلب کرده است. بحث در مورد این موضوع در دهه های آخر قرن گذشته آغاز شد و گاهی اوقات کاملاً طوفانی بود. راه حلی که کمابیش همه را راضی می کرد شامل این فرضیه بود که عدم تقارن ناشی از شرایط اولیه حرکت و موقعیت همه اتمها و میدانها "در گذشته بی نهایت دور" است. این شرایط اولیه باید "تصادفی" به معنای مشخص و مشخص باشد.

   همانطور که من پیشنهاد کردم (در 1966 و به صراحت در 1980) ، در نظریه های کیهان شناسی که نقطه زمانی مشخصی دارند ، این تصادفی شرایط اولیهنه به گذشته بی نهایت دور (t -> - ∞) ، بلکه به این نقطه متمایز (t = 0).

   سپس ، به طور خودکار در این مرحله ، آنتروپی دارای حداقل مقدار است و هنگام دور شدن از آن در زمان جلو یا عقب ، آنتروپی افزایش می یابد. این همان چیزی است که من آن را "چرخش پیکان زمان" نامیده ام. از آنجا که پیکان زمان برعکس می شود ، همه فرایندها ، از جمله اطلاعات (از جمله فرایندهای زندگی) ، معکوس می شوند ، هیچ پارادوکسی بوجود نمی آید. تا آنجا که من می دانم ، ایده های فوق در مورد معکوس شدن پیکان زمان در جهان علمی شناخته نشده است. اما برای من جالب به نظر می رسند.

   چرخش پیکان زمان ، تقارن دو جهت زمان را در تصویر کیهان شناسی جهان ، ذاتی معادلات حرکت ، بازیابی می کند!

   در 1966-1967. من فرض کردم که بازتاب CPT در نقطه محوری پیکان زمان رخ می دهد. این فرض یکی از نقاط شروع کار من در مورد عدم تقارن باریون بود. در اینجا من یک فرضیه دیگر ارائه می کنم (Kirzhnits ، Linde ، Gut ، Turner و دیگران دستی داشتند ؛ در اینجا من فقط یک اظهار نظر دارم که پیکان زمان در حال چرخش است).

   در نظریه های مدرن ، فرض بر این است که خلا می تواند در حالت های مختلف وجود داشته باشد: پایدار ، با دقت بالا از چگالی انرژی صفر. و ناپایدار ، با چگالی انرژی مثبت بزرگ (ثابت کیهان شناسی موثر). حالت اخیر گاهی "خلا کاذب" نامیده می شود.

   یکی از راه حل های معادلات نسبیت عام برای چنین نظریه هایی به شرح زیر است. جهان بسته است ، یعنی در هر لحظه یک "ابر کره" از حجم محدود است (یک ابر کره یک آنالوگ سه بعدی از یک سطح دو بعدی از یک کره است. فضای سه بعدی) شعاع ابر کره در لحظه معینی از زمان حداقل مقدار محدودی دارد (آن را t = 0) نشان می دهد و با فاصله از این نقطه در جلو و عقب در زمان افزایش می یابد. آنتروپی برابر یک صفر برای خلا کاذب (مانند هر خلاء به طور کلی) است و با فاصله از نقطه t = 0 به جلو یا عقب در زمان به دلیل پوسیدگی خلا کاذب افزایش می یابد و به حالت پایدار می رسد. خلاء واقعی بنابراین ، در نقطه t = 0 ، پیکان زمان می چرخد ​​(اما هیچ تقارن کیهانی CPT وجود ندارد ، که نیاز به فشرده سازی بی نهایت در نقطه بازتاب دارد). درست مانند تقارن CPT ، همه بارهای محافظت شده در اینجا نیز برابر صفر هستند (به دلایلی پیش پا افتاده - در t = 0 ، حالت خلاء). بنابراین ، در این مورد ، همچنین لازم است ظاهر پویا عدم تقارن باریون مشاهده شده را به دلیل نقض تغییر ناپذیری CP فرض کنیم.

   یک فرضیه جایگزین در مورد ماقبل تاریخ جهان این است که در واقع نه یک جهان وجود دارد و نه دو (مانند - به تعبیر کلمه - در فرضیه چرخش پیکان زمان) ، بلکه مجموعه ای کاملاً متفاوت است از یکدیگر و ناشی از برخی از فضای "اولیه" (یا ذرات تشکیل دهنده آن ؛ شاید این فقط روش دیگری برای بیان آن باشد). سایر جهانها و فضای اولیه ، اگر منطقی باشد در مورد آن صحبت کنیم ، به ویژه ، ممکن است ، در مقایسه با جهان "ما" ، دارای تعداد متفاوتی از ابعاد مکانی و زمانی "ماکروسکوپی" - مختصات (در جهان ما سه مورد وجود دارد ابعاد مکانی و همزمان ؛ در سایر جهانها ممکن است متفاوت باشد!) از شما می خواهم به صفت "کلان" که در علامت نقل قول محصور شده است توجه خاصی نکنید. این مربوط به فرضیه "فشرده سازی" است که بر اساس آن اکثر اندازه گیری ها فشرده می شوند. در مقیاس بسیار کوچک بر روی خود بسته شد

   
   ساختار "جهان مگا"

   فرض بر این است که بین جهان های مختلف رابطه علی وجود ندارد. این همان چیزی است که تفسیر آنها را به عنوان جهانهای مجزا توجیه می کند. من این ساختار عظیم را "جهان مگا" می نامم. چندین نویسنده در مورد انواع چنین فرضیه هایی بحث کرده اند. به طور خاص ، فرضیه تولد چندگانه جهان بسته (تقریباً بیش از حد) توسط Ya.B. زلدوویچ

   ایده های جهان مگا بسیار جالب است. شاید حقیقت دقیقاً در این جهت نهفته باشد. برای من ، در برخی از این سازه ها ، ابهامی وجود دارد که تا حدودی ماهیت فنی دارد. کاملاً قابل قبول است که فرض کنیم شرایط در مناطق مختلف فضا کاملاً متفاوت است. اما قوانین طبیعت لزوماً باید در همه جا و همیشه یکسان باشد. طبیعت نمی تواند مانند ملکه در کارول در آلیس در سرزمین عجایب باشد ، که به طور خودسرانه قوانین بازی کروکت را تغییر داد. بودن یک بازی نیست. تردیدهای من مربوط به آن فرضیه هایی است که وقفه ای را در تداوم فضا-زمان می پذیرند. آیا چنین فرآیندهایی مجاز است؟ آیا آنها نقض قوانین طبیعت در نقاط گسست نیستند و "شرایط وجود" نیست؟ تکرار می کنم ، من مطمئن نیستم که آیا این نگرانی ها مشروع هستند یا خیر. شاید دوباره ، همانطور که در مورد حفظ تعداد فرمیون ها ، از دیدگاه بسیار باریکی پیش می روم. علاوه بر این ، فرضیه ها در جایی که تولد جهان بدون اختلال در تداوم اتفاق می افتد کاملاً قابل تصور است.

   این فرض که تولد بسیاری از جهانها ، و شاید بی نهایت جهانهای مختلف ، خود به خود اتفاق می افتد ، و اینکه جهان پیرامون ما دقیقاً به شرط ظهور حیات و ذهن در بین بسیاری از جهانها متمایز شده است ، "اصل انسان شناسی" نامیده شد. (AP) زلدوویچ می نویسد که اولین مطالعه AP در زمینه جهان در حال گسترش که برای او شناخته شده متعلق به Idlis است (1958). در مفهوم جهان چند صفحه ای ، اصل انسان شناسی نیز می تواند نقش داشته باشد ، اما برای انتخاب بین چرخه های متوالی یا مناطق آنها. این احتمال در کار من "مدلهای چند ظرفیتی جهان" مورد بحث قرار گرفته است. یکی از مشکلات مدلهای ورقه ای این است که تشکیل "سیاهچاله ها" و ادغام آنها در مرحله فشرده سازی تقارن را به هم می ریزد به طوری که کاملاً مشخص نیست که شرایط چرخه بعدی برای تشکیل ساختارهای بسیار منظم مناسب است یا خیر. به از سوی دیگر ، در چرخه های به اندازه کافی طولانی ، فرایندهای پوسیدگی باریون ها و تبخیر سیاهچاله ها رخ می دهد که منجر به هموارسازی همه ناهمگونی های چگالی می شود. من تصور می کنم که عملکرد ترکیبی این دو مکانیسم - شکل گیری سیاهچاله ها و تراز ناهمگنی ها - منجر به این واقعیت می شود که یک سلسله چرخه های نرم تر و مختل تر تغییر می کند. فرض بر این است که چرخه ما قبل از یک چرخه "صاف" بوده که طی آن هیچ سیاهچاله ای شکل نگرفته است. برای قطعیت ، می توان جهان بسته ای را با خلاء "کاذب" در نقطه عطف پیکان زمان در نظر گرفت. ثابت کیهان شناسی در این مدل را می توان برابر با صفر در نظر گرفت ، تغییر انبساط با فشرده سازی فقط به دلیل جذب متقابل ماده معمولی رخ می دهد. مدت چرخه ها به دلیل رشد آنتروپی در هر چرخه افزایش می یابد و از هر عدد تجاوز می کند (به سمت بی نهایت تمایل دارد) ، به طوری که شرایط فروپاشی پروتون ها و تبخیر "سیاه چاله ها" برآورده می شود.

   مدلهای چند متغیره پاسخی به اصطلاح پارادوکس اعداد بزرگ ارائه می دهند (توضیح احتمالی دیگر در فرضیه Guth و همکاران است که نشان دهنده مرحله طولانی "تورم" است ، به فصل 18 مراجعه کنید).

   
   سیاره ای در حومه خوشه ستاره ای کروی دور. هنرمند © Don Dixon

   چرا تعداد کلپروتونها و فوتونها در جهان با حجم محدود بسیار بزرگ هستند ، البته؟ و شکل دیگری از این س ،ال ، با اشاره به نسخه "باز" ​​- چرا تعداد ذرات در آن منطقه از جهان بیکران لوباچفسکی بسیار زیاد است ، که حجم آن به ترتیب A3 است (A شعاع انحنا است )

   پاسخ مدل چند صفحه ای بسیار ساده است. فرض بر این است که چرخه های زیادی از لحظه t = 0 گذشته است ، در طول هر چرخه آنتروپی (یعنی تعداد فوتون ها) افزایش یافته و بر این اساس ، در هر چرخه مقدار اضافی باریون تولید می شود. نسبت تعداد باریون ها به تعداد فوتون ها در هر چرخه ثابت است ، زیرا با پویایی مراحل اولیه انبساط جهان در یک چرخه معین تعیین می شود. تعداد کل چرخه ها از لحظه t = 0 دقیقاً به اندازه ای است که تعداد مشاهده شده فوتون ها و باریون ها بدست می آید. از آنجا که افزایش تعداد آنها در رخ می دهد پیشرفت هندسی، سپس برای تعداد چرخه های مورد نیاز ما حتی آن مقدار عالی را نیز بدست نمی آوریم.

   یکی از نتایج جانبی کار من در سال 1982 ، فرمول احتمال چسبندگی گرانشی سیاهچاله ها (با استفاده از برآورد کتاب زلدوویچ و نوویکف) است.

   احتمال دیگر ، یا بهتر بگویم یک رویا ، که برای تخیل جذاب است ، با مدلهای چند برگ همراه است. شاید یک ذهن بسیار سازمان یافته که میلیاردها میلیارد سال در طول یک چرخه تکامل می یابد ، راهی پیدا کند تا برخی از ارزشمندترین اطلاعاتی را که در چرخه های بعدی به وراث خود منتقل می کند ، به صورت رمزگذاری شده ، به موقع از این چرخه جدا کند. دوره یک حالت فوق متراکم؟ .. قیاس - انتقال توسط موجودات زنده از نسلی به نسل دیگر اطلاعات ژنتیکی، "فشرده شده" و در کروموزومهای هسته سلول بارور رمزگذاری شده است. البته این فرصت کاملاً فوق العاده است و من جرات نکردم در مورد آن چیزی بنویسم مقالات علمی، اما در صفحات این کتاب اختیار خود را داد. اما حتی بدون توجه به این رویا ، فرضیه مدل چند ظرفیتی جهان به نظر من در چشم انداز جهان و برنامه فلسفی مهم است.

   بازدیدکنندگان عزیز!

   کار شما غیر فعال است جاوا اسکریپت... لطفاً اسکریپت ها را در مرورگر خود روشن کنید ، و عملکرد کامل سایت را مشاهده خواهید کرد!

   آیا می دانید که جهان مشاهده شده ما دارای مرزهای مشخصی است؟ ما عادت داریم جهان را با چیزی نامتناهی و نامفهوم مرتبط کنیم. ولی علم مدرنبه پرسش از "بی نهایت" جهان پاسخ کاملاً متفاوتی به چنین پرسش "واضح" ارائه می دهد.

   بر اساس مفاهیم مدرن ، اندازه جهان قابل مشاهده تقریبا 45.7 میلیارد سال نوری (یا 14.6 گیگاپارسک) است. اما این اعداد به چه معناست؟

   اولین سوالی که به ذهن می رسد به یک فرد معمولی- چگونه جهان اصلاً نمی تواند بی نهایت باشد؟ به نظر می رسد غیرقابل انکار است که ظرف هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد هیچ محدودیتی نداشته باشد. اگر این مرزها وجود دارد ، آنها چیست؟

   فرض کنید برخی از فضانوردان به مرزهای جهان پرواز کردند. در مقابل او چه خواهد دید؟ یک دیوار محکم؟ مانع آتش سوزی؟ و چه چیزی پشت آن است - پوچی؟ کیهان دیگر؟ اما آیا خالی بودن یا جهان دیگری می تواند به این معنی باشد که ما در مرز جهان هستی هستیم؟ از این گذشته ، این بدان معنا نیست که "هیچ" وجود ندارد. پوچی و جهان دیگر نیز "چیزی" هستند. اما جهان چیزی است که شامل همه چیز "چیزی" است.

   ما به تناقض مطلق می رسیم. به نظر می رسد که مرز جهان باید چیزی را که نباید باشد از ما پنهان کند. یا مرز جهان باید "همه چیز" را از "چیزی" دور کند ، اما این "چیزی" نیز باید بخشی از "همه چیز" باشد. به طور کلی ، یک پوچی کامل. پس چگونه دانشمندان می توانند ادعا کنند که اندازه ، جرم و حتی سن جهان ما محدود است؟ این مقادیر ، اگرچه غیرقابل تصور بزرگ هستند ، اما هنوز محدود هستند. آیا علم با بدیهیات بحث می کند؟ برای مقابله با این مسئله ، بیایید ابتدا پی ببریم که چگونه بشر به درک مدرن از جهان رسیده است.

   گسترش مرزها

   

   از زمان های بسیار قدیم ، انسان علاقه مند بوده است که دنیای اطراف آنها چیست. نیازی به ذکر مثالهایی از سه نهنگ و دیگر تلاشهای قدیمی برای توضیح جهان نیست. به عنوان یک قاعده ، در نهایت همه چیز به این نتیجه رسید که اساس همه چیز موجود ، زمین زمینی است. حتی در دوران باستان و قرون وسطی ، زمانی که ستاره شناسان از قوانین حاکم بر حرکت سیارات در امتداد کره آسمانی "ساکن" آگاهی داشتند ، زمین مرکز جهان باقی ماند.

   به طور طبیعی ، حتی در یونان باستان کسانی بودند که معتقد بودند زمین به دور خورشید می چرخد. کسانی بودند که در مورد جهانهای بی شمار و بی نهایت جهان صحبت کردند. اما توجیه سازنده این نظریه ها تنها در آغاز انقلاب علمی ظاهر شد.

   در قرن شانزدهم ، ستاره شناس لهستانی نیکلاس کوپرنیک اولین پیشرفت بزرگ در دانش جهان را انجام داد. او با قاطعیت ثابت کرد که زمین تنها یکی از سیاره هایی است که به دور خورشید می گردند. چنین سیستمی توضیح چنین حرکت پیچیده و پیچیده سیارات را در حوزه آسمانی بسیار ساده کرده است. در مورد زمین ثابت ، اخترشناسان مجبور بودند انواع نظریه های مبتکرانه را برای توضیح این رفتار سیارات اختراع کنند. از سوی دیگر ، اگر زمین را متحرک بدانند ، توضیح چنین حرکات پیچیده ای طبیعی است. به این ترتیب است که یک پارادایم جدید به نام "heliocentrism" در نجوم جا افتاده است.

   بسیاری از خورشیدها

   

   با این حال ، حتی پس از آن ، ستاره شناسان همچنان جهان را محدود به "حوزه ستارگان ثابت" کردند. تا قرن 19 ، آنها نمی توانستند فاصله تا ستارگان را تخمین بزنند. برای چندین قرن ، اخترشناسان موفق نشدند انحراف در موقعیت ستارگان را نسبت به حرکت مداری زمین تشخیص دهند ( اختلاف منظر سالانه) ابزارهای آن زمان اجازه چنین اندازه گیری دقیق را نمی دادند.

   سرانجام ، در سال 1837 ، منجم روسی-آلمانی واسیلی استروو اختلاف منظر را اندازه گیری کرد. این یک گام جدید در درک مقیاس فضا بود. اکنون دانشمندان می توانند با خیال راحت بگویند که ستارگان شباهت زیادی به خورشید دارند. و از این پس نورافکن ما مرکز همه چیز نیست ، بلکه "ساکن" برابر خوشه ستاره ای بی پایان است.

   ستاره شناسان حتی بیشتر به درک مقیاس جهان نزدیک شده اند ، زیرا فاصله تا ستارگان واقعاً هیولایی بود. حتی اندازه مدارهای سیارات در مقایسه با این امر ناچیز به نظر می رسید. در مرحله بعد ، درک چگونگی تمرکز ستارگان در آن ضروری بود.

   بسیاری از راه شیری

   

   امانوئل کانت ، فیلسوف مشهور ، پایه های درک مدرن از ساختار مقیاس بزرگ جهان را در سال 1755 پیش بینی کرد. او این فرض را مطرح کرد که راه شیری یک خوشه چرخان بزرگ از ستارگان است. به نوبه خود ، بسیاری از سحابی های مشاهده شده نیز دورتر از "راه های شیری" هستند - کهکشان ها. با وجود این ، تا قرن بیستم ، ستاره شناسان به این واقعیت پایبند بودند که همه سحابی ها منبع تشکیل ستاره هستند و بخشی از راه شیری هستند.

   وضعیت زمانی تغییر کرد که ستاره شناسان اندازه گیری فاصله بین کهکشان ها را با استفاده از آنها آموختند. درخشندگی مطلق ستارگان این نوع بستگی به دوره تغییرپذیری آنها دارد. با مقایسه روشنایی مطلق آنها با مرئی ، می توان فاصله آنها را با دقت بالا تعیین کرد. این روش در اوایل قرن 20 توسط Einar Herzsrung و Harlow Shelpy توسعه یافت. به لطف او ، ارنست اپیک ، ستاره شناس شوروی در سال 1922 فاصله تا آندرومدا را تعیین کرد ، که به نظر می رسد مرتبه ای بزرگتر از اندازه راه شیری باشد.

   ادوین هابل به تلاش Epic ادامه داد. با اندازه گیری روشنایی سفیدها در کهکشان های دیگر ، فاصله آنها را اندازه گیری کرد و آن را با تغییر رنگ قرمز در طیف آنها مقایسه کرد. بنابراین در سال 1929 او قانون معروف خود را توسعه داد. کار او این تصور بنیادین را که راه شیری حاشیه جهان است به طور قطعی رد کرده است. این در حال حاضر یکی از بسیاری از کهکشان هایی است که زمانی جزء لاینفک آن محسوب می شد. فرضیه کانت تقریباً دو قرن پس از توسعه آن تأیید شد.

   بعداً ، ارتباط بین فاصله کهکشان از ناظر و سرعت حذف آن از ناظر ، که توسط هابل کشف شد ، امکان ایجاد تصویری کامل از ساختار مقیاس بزرگ جهان را فراهم کرد. معلوم شد کهکشانها تنها بخش ناچیزی از آن بودند. آنها به خوشه ها و خوشه ها به ابر خوشه ها پیوند خورده اند. به نوبه خود ، ابر خوشه ها به بزرگترین ساختارهای شناخته شده در جهان - رشته ها و دیوارها - جمع می شوند. این ساختارها ، در مجاورت supervoid بزرگ () ، یک ساختار در مقیاس وسیع را می شناسند این لحظه، جهان.

   بی نهایت ظاهری

   از موارد فوق ، نتیجه می گیرد که فقط در چند قرن ، علم به تدریج از ژئوسنتریسم به درک مدرن از جهان حرکت کرده است. با این حال ، این پاسخی نمی دهد که چرا ما این روزها جهان را محدود کرده ایم. از این گذشته ، تا به حال فقط در مورد مقیاس کیهان بود ، و نه در مورد ماهیت آن.

   

   اولین کسی که تصمیم گرفت بی نهایت جهان را اثبات کند ، اسحاق نیوتن بود. او با کشف قانون گرانش جهانی ، معتقد بود که اگر فضا محدود باشد ، تمام بدن او دیر یا زود در یک کل واحد ادغام می شود. قبل از او ، اگر کسی ایده بی نهایت جهان را بیان می کرد ، این منحصراً در یک فلسفه بود. بدون هیچ توجیه علمی. نمونه ای از آن جوردانو برونو است. به هر حال ، او مانند کانت قرن ها از علم جلوتر بود. او اولین کسی بود که اعلام کرد ستاره ها خورشیدهای دور هستند و سیارات نیز به دور آنها می چرخند.

   به نظر می رسد که واقعیت بی نهایت کاملاً موجه و آشکار است ، اما نقاط عطف علم قرن بیستم این "حقیقت" را متزلزل کرده است.

   جهان ثابت

   اولین گام مهم در جهت توسعه مدل مدرن جهان توسط آلبرت اینشتین برداشته شد. فیزیکدان معروف مدل خود را از جهان ساکن در سال 1917 معرفی کرد. این مدل بر اساس نظریه عمومی نسبیت ، که او همان سال پیش از آن توسعه داد ، شکل گرفت. طبق مدل او ، جهان در زمان بی نهایت و در فضا محدود است. اما به هر حال ، همانطور که قبلاً اشاره شد ، به گفته نیوتن ، جهان با اندازه محدود باید فروپاشید. برای انجام این کار ، اینشتین یک ثابت کیهان شناسی را معرفی کرد ، که جاذبه گرانشی اجسام دور را جبران می کرد.

   هر چند متناقض به نظر برسد ، اینشتین محدودیت جهان را محدود نکرد. به نظر او ، جهان یک پوسته بسته از یک ابر کره است. قیاس سطح یک کره معمولی سه بعدی است ، به عنوان مثال ، کره زمین یا زمین. هر چقدر هم مسافری به دور زمین سفر کند ، هرگز به لبه آن نمی رسد. با این حال ، این به هیچ وجه به معنی بی نهایت بودن زمین نیست. مسافر به سادگی به محلی که در آن سفر خود را آغاز کرده است باز می گردد.

   روی سطح ابر کره

   به همین ترتیب ، یک سرگردان فضایی ، با غلبه بر جهان انیشتین در یک سفینه ، می تواند به زمین بازگردد. فقط این بار سرگردان نه در امتداد سطح دو بعدی کره بلکه در امتداد سطح سه بعدی ابر ابر حرکت می کند. این بدان معناست که جهان دارای حجم محدود و در نتیجه تعداد محدودی از ستارگان و جرم است. با این حال ، جهان هیچ مرزی یا مرکزی ندارد.

   

   اینشتین با پیوند فضا ، زمان و جاذبه در نظریه معروف خود به چنین نتایجی رسید. قبل از او ، این مفاهیم جداگانه تلقی می شدند ، به همین دلیل فضای جهان کاملاً اقلیدسی بود. انیشتین ثابت کرد که جاذبه به خودی خود انحنای فضا زمان است. این امر اساساً بر اساس مکانیک کلاسیک نیوتنی و هندسه اقلیدسی ایده های اولیه درباره ماهیت جهان را تغییر داد.

   گسترش جهان

   حتی کاشف "جهان جدید" نیز از توهم بیزار نبود. اگرچه اینشتین جهان را در فضا محدود کرد ، اما همچنان آن را ساکن می دانست. طبق مدل او ، جهان ابدی بود و می ماند و اندازه آن همیشه ثابت می ماند. در سال 1922 ، الكساندر فریدمن ، فیزیكدان شوروی ، این مدل را به میزان قابل توجهی گسترش داد. طبق محاسبات او ، جهان اصلاً ساکن نیست. می تواند در طول زمان گسترش یابد یا منقبض شود. قابل توجه است که فریدمن بر اساس همان نظریه نسبیت به چنین مدلی دست یافت. او توانست با دور زدن ثابت کیهان شناسی ، این نظریه را به درستی اعمال کند.

   آلبرت انیشتین بلافاصله این "اصلاح" را نپذیرفت. کشف هابل که قبلاً ذکر شد به نجات این مدل جدید رسید. پراکندگی کهکشانها بی تردید واقعیت انبساط جهان را ثابت کرد. بنابراین اینشتین مجبور شد اشتباه خود را بپذیرد. در حال حاضر جهان دارای سن خاصی بود ، که بستگی زیادی به ثابت هابل دارد ، که میزان انبساط آن را مشخص می کند.

   توسعه بیشتر کیهان شناسی

   در تلاش دانشمندان برای حل این س ،ال ، بسیاری دیگر از اجزای مهم جهان کشف شده و مدلهای مختلفی از آن توسعه داده شد. بنابراین در سال 1948 ، جورجی گامو فرضیه "درباره جهان داغ" را مطرح کرد ، که بعداً به نظریه انفجار بزرگ تبدیل شد. این کشف در سال 1965 حدس های او را تأیید کرد. اکنون ستاره شناسان می توانند نوری را که از لحظه شفاف شدن جهان به وجود آمده مشاهده کنند.

   ماده تاریک ، پیش بینی شده در سال 1932 توسط فریتس زویکی ، در 1975 تایید شد. ماده تاریک در واقع وجود کهکشان ها ، خوشه های کهکشانی و خود جهان به عنوان یک کل را توضیح می دهد. بنابراین دانشمندان دریافتند که بیشتر جرم جهان کاملاً نامرئی است.

   

   سرانجام ، در سال 1998 ، در طی مطالعه فاصله تا ، مشخص شد که جهان با شتاب در حال گسترش است. این نقطه عطف بعدی در علم باعث درک مدرن از ماهیت جهان شد. ضریب کیهان شناسی ، که توسط اینشتین معرفی شد و توسط فریدمن رد شد ، دوباره جای خود را در مدل جهان پیدا کرد. وجود ضریب کیهانی (ثابت کیهان شناسی) انبساط تسریع شده آن را توضیح می دهد. برای توضیح وجود ثابت کیهانی ، این مفهوم معرفی شد - یک میدان فرضی که بیشتر جرم جهان را شامل می شود.

   درک فعلی از اندازه جهان قابل مشاهده

   مدل کنونی جهان را مدل ΛCDM نیز می نامند. حرف "Λ" نشان دهنده وجود یک ثابت کیهان شناسی است که گسترش سریع جهان را توضیح می دهد. "CDM" به این معنی است که جهان پر از ماده تاریک سرد است. مطالعات اخیر نشان می دهد که ثابت هابل در حدود 71 (km / s) / Mpc است که با سن جهان 13.75 میلیارد سال مطابقت دارد. با دانستن سن جهان ، می توان اندازه مساحت قابل مشاهده آن را تخمین زد.

   

   طبق نظریه نسبیت ، اطلاعات مربوط به هیچ جسمی نمی تواند با سرعتی بیشتر از سرعت نور (299792458 متر بر ثانیه) به ناظر برسد. به نظر می رسد که ناظر نه تنها یک شیء ، بلکه گذشته آن را می بیند. هرچه شیء از آن دورتر باشد ، گذشته ای دورتر به نظر می رسد. به عنوان مثال ، با نگاه به ماه ، می بینیم که کمی بیش از یک ثانیه پیش بود ، خورشید بیش از هشت دقیقه قبل ، نزدیکترین ستارگان - سالها ، کهکشانها - میلیونها سال قبل و غیره. در مدل ثابت اینشتین ، جهان محدودیت سنی ندارد ، به این معنی که منطقه قابل مشاهده آن نیز نامحدود است. ناظر ، مجهز به ابزارهای نجومی بیشتر و پیشرفته ، اجسام دورتر و باستانی را بیشتر مشاهده خواهد کرد.

   ما تصویری متفاوت با مدل مدرن جهان داریم. بر اساس آن ، جهان سن دارد و بنابراین محدودیتی برای مشاهده دارد. یعنی از لحظه به دنیا آمدن جهان ، هیچ فوتونی زمان کافی برای طی مسافتی بیشتر از 13.75 میلیارد سال نوری را نداشت. به نظر می رسد که ما می توانیم بیان کنیم که جهان قابل مشاهده از ناحیه ای کروی با شعاع 13.75 میلیارد سال نوری از ناظر محدود شده است. با این حال ، این کاملا درست نیست. گسترش فضای جهان را فراموش نکنید. تا زمانی که فوتون به ناظر برسد ، جسمی که آن را ساطع کرده 45.7 میلیارد sv از ما خواهد بود. سال ها. این اندازه افق ذرات است و مرز جهان قابل مشاهده است.

   آنسوی افق

   بنابراین ، اندازه جهان قابل مشاهده به دو نوع تقسیم می شود. اندازه قابل مشاهده ، شعاع هابل نیز نامیده می شود (13.75 میلیارد سال نوری). و اندازه واقعی ، به نام افق ذرات (45.7 میلیارد سال نوری). اساساً ، هر دوی این افق ها ابعاد واقعی جهان را مشخص نمی کنند. اول ، آنها به موقعیت ناظر در فضا بستگی دارند. دوم ، آنها با گذشت زمان تغییر می کنند. در مورد مدل ΛCDM ، افق ذرات با سرعتی بیشتر از افق هابل گسترش می یابد. این س ofال که آیا این روند در آینده تغییر خواهد کرد یا خیر ، علم مدرن پاسخی نمی دهد. اما اگر فرض کنیم که جهان با شتاب به انبساط خود ادامه می دهد ، همه آن اجرامی که اکنون می بینیم دیر یا زود از "میدان دید" ما ناپدید می شوند.

   در حال حاضر ، دورترین نوری که ستاره شناسان مشاهده می کنند تابش پس زمینه مایکروویو است. با نگاهی به آن ، دانشمندان جهان را همانند 380 هزار سال پس از انفجار بزرگ می بینند. در این لحظه ، جهان آنقدر سرد شده است که توانسته فوتون های آزاد را منتشر کند ، که امروزه با کمک تلسکوپ های رادیویی گرفته می شوند. در آن روزها ، هیچ ستاره یا کهکشان در جهان وجود نداشت ، بلکه فقط یک ابر جامد هیدروژن ، هلیوم و مقدار ناچیزی از عناصر دیگر وجود داشت. از ناهمگونی های مشاهده شده در این ابر ، خوشه های کهکشانی بعداً تشکیل می شوند. به نظر می رسد دقیقاً آن اجرامی که از ناهمگونی تابش آثار به وجود آمده اند ، نزدیکترین فاصله به افق ذرات قرار دارند.

   مرزهای واقعی

   این که آیا جهان دارای مرزهای واقعی و غیرقابل مشاهده است ، هنوز موضوع حدس های شبه علمی است. به هر حال ، همه در بی نهایت جهان همگرا هستند ، اما این بی نهایت را به روش های کاملاً متفاوتی تفسیر می کنند. برخی جهان را چند بعدی می دانند ، جایی که جهان سه بعدی "محلی" ما تنها یکی از لایه های آن است. برخی دیگر می گویند که جهان فراکتال است - به این معنی که جهان محلی ما ممکن است ذره ای از دیگری باشد. مدل های مختلف Multiverse را با جهان بسته ، باز و موازی آن ، کرم چاله ها فراموش نکنید. و بسیاری از نسخه های مختلف وجود دارد که تعداد آنها فقط با تخیل انسان محدود می شود.

   اما اگر رئالیسم سرد را روشن کنیم یا به سادگی از همه این فرضیه ها دور شویم ، می توانیم فرض کنیم که جهان ما مخزن بی نهایت همگن همه ستارگان و کهکشان ها است. علاوه بر این ، در هر نقطه بسیار دور ، میلیاردها گیگاپارسک از ما ، همه شرایط دقیقاً یکسان خواهد بود. در این نقطه ، افقی دقیق از ذرات و کره هابل با تابش یادگار مشابه در لبه آنها وجود خواهد داشت. همان ستاره ها و کهکشان ها در اطراف وجود خواهند داشت. جالب است که این امر منافاتی با گسترش جهان ندارد. به هر حال ، فقط جهان نیست که در حال انبساط است ، بلکه خود فضای آن است. این واقعیت که در لحظه انفجار بزرگ جهان از یک نقطه به وجود آمد فقط می گوید که ابعاد بی نهایت کوچک (عملاً صفر) که در آن زمان اکنون به ابعاد غیرقابل تصور بزرگی تبدیل شده اند. در آینده ، ما از این فرضیه خاص برای درک واضح مقیاس جهان قابل مشاهده استفاده خواهیم کرد.

   نمایش بصری

   منابع مختلف انواع مدلهای بصری را ارائه می دهند که به مردم اجازه می دهد مقیاس جهان را درک کنند. با این حال ، برای ما کافی نیست که بفهمیم جهان چقدر بزرگ است. مهم است که بفهمیم مفاهیمی مانند افق هابل و افق ذرات در واقع چگونه آشکار می شوند. برای انجام این کار ، بیایید مدل خود را مرحله به مرحله تصور کنیم.

   فراموش کنیم که علم مدرن از منطقه "خارجی" کائنات اطلاعی ندارد. با کنارگذاشتن نسخه های مربوط به جهان چندگانه ، جهان فراکتال و سایر "انواع" آن ، تصور کنید که این جهان بی نهایت است. همانطور که قبلاً ذکر شد ، این با گسترش فضای او منافاتی ندارد. البته ، ما این واقعیت را در نظر خواهیم گرفت که کره هابل و کره ذرات به ترتیب برابر با 13.75 و 45.7 میلیارد سال نوری است.

   مقیاس جهان

   دکمه START را فشار دهید و دنیایی جدید و ناشناخته را کشف کنید!
   برای شروع ، بیایید سعی کنیم دریابیم که مقیاس جهانی چقدر بزرگ است. اگر به دور سیاره ما سفر کرده اید ، می توانید تصور کنید که زمین برای ما چقدر بزرگ است. حالا بیایید سیاره خود را مانند دانه ای گندم سیاه تصور کنیم که به دور هندوانه-خورشید به اندازه نصف زمین فوتبال می چرخد. در این مورد ، مدار نپتون با اندازه یک شهر کوچک مطابقت دارد ، منطقه - به ماه ، منطقه محدوده تأثیر خورشید - به مریخ. به نظر می رسد که منظومه شمسی ما از زمین به اندازه مریخ بزرگتر از گندم سیاه است! اما این تازه شروع کار است.

   حال تصور کنید که این گندم سیاه سیستم ما خواهد بود که اندازه آن تقریباً برابر با یک پارسک است. سپس راه شیری به اندازه دو ورزشگاه فوتبال خواهد بود. با این حال ، حتی این برای ما کافی نخواهد بود. ما باید راه شیری را به اندازه یک سانتیمتر کاهش دهیم. تا حدودی شبیه فوم قهوه است که در گردابی در وسط فضای بین کهکشانی سیاه قهوه پیچیده شده است. در بیست سانتی متر از آن همان "خرده" مارپیچی وجود دارد - سحابی آندرومدا. در اطراف آنها گروهی از کهکشانهای کوچک از خوشه محلی ما قرار دارند. اندازه ظاهری جهان ما 9.2 کیلومتر خواهد بود. ما به درک ابعاد جهانی رسیده ایم.

   داخل حباب جهانی

   با این حال ، درک خود مقیاس برای ما کافی نیست. درک پویایی جهان بسیار مهم است. بیایید خودمان را غول هایی تصور کنیم که راه شیری برای آنها یک سانتی متر قطر دارد. همانطور که در حال حاضر اشاره شد ، ما خود را داخل یک توپ با شعاع 4.57 و قطر 9.24 کیلومتر خواهیم دید. تصور کنید که ما قادر به حرکت در داخل این حوزه هستیم ، سفر می کنیم و بر کل مگاپارسک ها در یک ثانیه غلبه می کنیم. اگر جهان ما بی نهایت باشد چه خواهیم دید؟

   البته پیش از ما تعداد بیشماری انواع کهکشان ها وجود خواهند داشت. بیضوی ، مارپیچ ، نامنظم. برخی از مناطق مملو از آنها خواهد بود ، برخی دیگر خالی خواهند بود. ویژگی اصلی این خواهد بود که از نظر بصری همه آنها بی حرکت خواهند بود در حالی که ما بی حرکت هستیم. اما به محض این که ما یک قدم برداشتیم ، خود کهکشان ها شروع به حرکت می کنند. به عنوان مثال ، اگر بتوانیم منظومه شمسی میکروسکوپی را در سانتی متر راه شیری تشخیص دهیم ، می توانیم توسعه آن را مشاهده کنیم. با فاصله 600 متری از کهکشان خود ، خورشید و ستاره پیش سیاره را در زمان شکل گیری می بینیم. با نزدیک شدن به آن ، خواهیم دید که چگونه زمین ظاهر می شود ، زندگی متولد می شود و شخص ظاهر می شود. به همین ترتیب ، خواهیم دید که کهکشان ها چگونه با دور شدن یا نزدیک شدن به کهکشان ها دچار جهش و حرکت می شوند.

   بنابراین ، هرچه کهکشانهای دورتر نگاه کنیم ، آنها برای ما قدیمی تر خواهند بود. بنابراین دورترین کهکشانها در فاصله بیش از 1300 متری ما قرار خواهند گرفت و در دور 1380 متری تابش آثار را مشاهده خواهیم کرد. درست است ، این فاصله برای ما خیالی خواهد بود. با این حال ، با نزدیک شدن به تابش آثار ، تصویر جالبی را مشاهده می کنیم. به طور طبیعی ، نحوه شکل گیری و توسعه کهکشان ها از ابر اصلی هیدروژن را مشاهده خواهیم کرد. وقتی به یکی از این کهکشان های شکل گرفته برسیم ، متوجه می شویم که اصلاً نه بر 1.375 کیلومتر ، بلکه بر تمام 4.57 غلبه کرده ایم.

   کاهش مقیاس

   در نتیجه ، اندازه ما حتی بیشتر خواهد شد. اکنون می توانیم حفره ها و دیوارهای کاملی را در مشت قرار دهیم. بنابراین ما خود را در حباب نسبتاً کوچکی می بینیم که خارج شدن از آن غیر ممکن است. فاصله اجسام در لبه حباب نه تنها با نزدیک شدن آنها افزایش می یابد ، بلکه خود لبه نیز بی نهایت حرکت می کند. این تمام نقطه اندازه جهان قابل مشاهده است.

   صرف نظر از اینکه جهان چقدر بزرگ است ، برای ناظر همیشه یک حباب محدود باقی خواهد ماند. ناظر همیشه در مرکز این حباب خواهد بود ، در واقع ، او مرکز آن است. در تلاش برای رسیدن به هر جسمی در لبه حباب ، ناظر مرکز آن را تغییر می دهد. با نزدیک شدن به جسم ، این جسم از لبه حباب دورتر و دورتر می شود و در عین حال تغییر می کند. به عنوان مثال ، از یک ابر هیدروژنی بی شکل به یک کهکشان تمام عیار یا بیشتر به یک خوشه کهکشانی تبدیل می شود. علاوه بر این ، با نزدیک شدن به این شی ، مسیر آن افزایش می یابد ، زیرا خود فضای اطراف نیز تغییر می کند. هنگامی که به این جسم رسیدیم ، آن را فقط از لبه حباب به مرکز آن منتقل می کنیم. در حاشیه جهان ، تابش آثار نیز سوسو می زند.

   اگر فرض کنیم که جهان با سرعت بیشتری به انبساط خود ادامه می دهد ، پس از قرار گرفتن در مرکز حباب و پیچاندن زمان میلیاردها ، تریلیون ها و حتی مرتبه های بالاتر سالهای پیش رو ، متوجه یک تصویر جالب تر خواهیم شد. اگرچه اندازه حباب ما نیز افزایش می یابد ، اما اجزای جهش یافته آن حتی با سرعت بیشتری از ما دور می شوند و لبه این حباب را ترک می کنند ، تا زمانی که هر ذره از جهان بدون قابلیت تعامل با ذرات دیگر در حباب تنها خود پراکنده می شود.

   بنابراین ، علم مدرن اطلاعاتی در مورد ابعاد واقعی جهان و محدودیت های آن ندارد. اما ما به طور قطع می دانیم که جهان مشاهده شده دارای یک مرز قابل مشاهده و واقعی است که به ترتیب شعاع هابل (13.75 میلیارد سال نوری) و شعاع ذرات (45.7 میلیارد سال نوری) نامیده می شود. این مرزها بستگی کامل به موقعیت ناظر در فضا دارد و در طول زمان گسترش می یابد. اگر شعاع هابل به شدت با سرعت نور منبسط شود ، انبساط افق ذرات تسریع می شود. این س ofال که آیا شتاب آن در افق ذرات بیشتر ادامه می یابد و به فشرده سازی تغییر نمی کند ، باز است.
   

   کیهان شناسی- بخش نجوم و اخترفیزیک ، که مبدا ، ساختار مقیاس بزرگ و تکامل جهان را مطالعه می کند. داده های کیهان شناسی عمدتا از مشاهدات نجومی به دست می آید. نظریه نسبیت عمومی اینشتین (1915) در حال حاضر برای تفسیر آنها استفاده می شود. ایجاد این نظریه و پیاده سازی مشاهدات مربوطه در اوایل دهه 1920 امکان قرار دادن کیهان شناسی در تعدادی از علوم دقیق را ممکن کرد ، در حالی که قبل از آن این بیشتر یک حوزه فلسفه بود. اکنون دو مکتب کیهان شناسی پدید آمده است: تجربه گرایان خود را محدود به تفسیر داده های رصدی می کنند ، نه مدلهای خود را در مناطق ناشناخته تعمیم می دهند. نظریه پردازان سعی می کنند جهان قابل مشاهده را با استفاده از برخی فرضیه های انتخاب شده برای سادگی و ظرافت توضیح دهند. مدل کیهان شناسی بیگ بنگ در حال حاضر به طور گسترده ای شناخته شده است ، بر اساس آن انبساط جهان مدتی پیش از حالت بسیار متراکم و گرم آغاز شد. ثابتمدلی از جهان که در آن جاودانه وجود دارد و هیچ آغاز و پایانی ندارد. داده های کیهان شناسی

   داده های کیهان شناسی به عنوان نتایج آزمایش ها درک می شودو مشاهدات مربوط به جهان به عنوان یک کل در طیف وسیعی از فضا و زمان. هر مدل کیهان شناسی قابل تصور باید این داده ها را برآورده کند. 6 واقعیت رصدی اصلی وجود دارد که کیهان شناسی باید توضیح دهد:

   1. در مقیاس بزرگ ، جهان همگن و همسانگرد است. کهکشانها و خوشه های آنها در فضا به طور مساوی (یکنواخت) توزیع شده اند و حرکت آنها آشفته است و جهت مشخصی (ایزوتروپیک) ندارد. اصل کوپرنیکی ، "انتقال زمین از مرکز جهان" ، توسط ستاره شناسان به منظومه شمسی و کهکشان ما تعمیم داده شد ، که این نیز کاملاً معمولی بود. بنابراین ، منجمان بدون در نظر گرفتن بی نظمی های کوچک در توزیع کهکشان ها و خوشه های آنها ، جهان را در همه جا به همان اندازه که در مجاورت ما قرار دارد یکدست می دانند.

   2. جهان در حال انبساط است. کهکشان ها از یکدیگر دور می شوند.

   این توسط ستاره شناس آمریکایی E. Hubble در سال 1929 کشف شد. قانون هابل می گوید: کهکشان هرچه دورتر باشد ، سریعتر از ما دور می شود.اما این بدان معنا نیست که ما در مرکز جهان قرار داریم: در هر کهکشان دیگر ، ناظران یک چیز را می بینند. با کمک تلسکوپ های جدید ، ستاره شناسان بسیار دورتر از هابل وارد جهان شده اند ، اما قانون او همچنان صادق است.

   3. فضای اطراف زمین با مایکروویو پس زمینه پر شده است

   انتشار رادیویی در سال 1965 کشف شد و به همراه کهکشانها به اصلی ترین کیهان شناسی تبدیل شد. ویژگی مهم آن ایزوتروپی زیاد آن (استقلال از جهت) است ، که نشان دهنده ارتباط آن با مناطق دور کائنات است و همگنی بالای آنها را تأیید می کند. اگر تابش کهکشان ما بود ، ساختار آن را منعکس می کرد. اما آزمایش بر روی بالن ها و ماهواره ها ثابت کرد که این تابش در بالاترین درجههمگن است و دارای طیفی از تابش یک جسم کاملاً سیاه با دمای حدود 3 درجه سانتیگراد است. بدیهی است ، این تابش یادگار یک جهان جوان و گرم است که در نتیجه انبساط آن بسیار سرد شده است.

   4. سن زمین ، شهاب سنگ ها و قدیمی ترین ستارگان اندک است

   کمتر از سن جهان ، از میزان انبساط آن محاسبه می شود.مطابق قانون هابل ، جهان در همه جا با همان سرعت منبسط می شود که به آن می گویند ثابت هابل H... می توان از آن برای تخمین سن جهان 1 / استفاده کرد. ح... اندازه گیری های مدرن حمنجر به عصر جهان تقریبا 20 میلیارد سال مطالعات بر روی محصولات پوسیدگی رادیواکتیو در شهاب سنگ ها سن تقریباً می دهد. 10 میلیارد سال سن دارند و قدیمی ترین ستاره ها حدوداً هستند. 15 میلیارد سال تا سال 1950 ، فاصله تا کهکشان ها دست کم گرفته می شد و منجر به برآورد بیش از حد می شد حو عصر کوچک جهان ، کمتر از سن زمین. برای حل این تناقض ، G. Bondy ، T. Gold و F. Hoyle در سال 1948 یک مدل کیهان شناسی ثابت را پیشنهاد کردند که در آن سن جهان بی نهایت است و با گسترش آن ، ماده جدیدی متولد می شود.

   5- در کل جهان قابل مشاهده ، از ستارگان نزدیک تا کهکشان های دورتر ، به ازای هر 10 اتم هیدروژن 1 اتم هلیوم وجود دارد. باورنکردنی به نظر می رسد که شرایط محلی در همه جا بسیار شبیه باشد. قدرت مدل بیگ بنگ دقیقاً در این است که نسبت یکسان بین هلیوم و هیدروژن را در همه جا پیش بینی می کند.

   6. در نواحی کیهان ، دور از ما در مکان و زمان ، کهکشانها و اختروشهای فعال تری نسبت به ما وجود دارند. این نشان دهنده تکامل جهان است و با نظریه جهان ثابت در تضاد است.

   مدلهای کیهان شناسی

   هر مدل کیهان شناسی جهان بر اساس نظریه گرانش خاص است. نظریه های زیادی وجود دارد ، اما تنها تعداد کمی از آنها پدیده های مشاهده شده را برآورده می کنند. نظریه گرانش نیوتن آنها را حتی در منظومه شمسی راضی نمی کند. نظریه نسبیت عمومی اینشتین ، که بر اساس آن هواشناس فرانسوی A. Friedman در سال 1922 و ابوت و ریاضیدان بلژیکی J. Lemaitre در سال 1927 ، از نظر ریاضی گسترش جهان را توصیف کردند ، با مشاهدات موافق است. از اصل کیهان شناسی که همگنی فضایی و ایزوتروپی جهان را فرض می کند ، آنها مدل بیگ بنگ را بدست آوردند. نتیجه گیری آنها زمانی تأیید شد که هابل رابطه بین فاصله و سرعت رکود کهکشان ها را کشف کرد. دومین پیش بینی مهم این مدل ، که توسط G. Gamov انجام شد ، مربوط به تشعشعات بجا مانده بود ، که اکنون به عنوان بازمانده ای از بیگ بنگ مشاهده شده است. سایر مدل های کیهان شناسی نمی توانند به طور طبیعی این تابش زمینه ایزوتروپیک را توضیح دهند.بیگ بنگ داغ. طبق مدل کیهان شناسی فریدمن -لمیتر ، جهان در زمان انفجار بزرگ بوجود آمده است - تقریبا. 20 میلیارد سال پیش ، و گسترش آن تا به امروز ادامه دارد و به تدریج کند می شود. در اولین لحظه انفجار ، ماده جهان دارای چگالی و دمای نامتناهی بود. به این حالت تکینگی می گویند.

   بر اساس نسبیت عام ، گرانش یک نیروی واقعی نیست ، بلکه یک انحنای فضا-زمان است: هرچه چگالی ماده بیشتر باشد ، انحنای آن قوی تر است. در لحظه تکینگی اولیه ، خمیدگی نیز بی نهایت بود. شما می توانید انحنای نامحدود فضا-زمان را به عبارت دیگر بیان کنید و بگویید که در لحظه اولیه ، ماده و فضا به طور همزمان در همه جای جهان منفجر شدند. با افزایش حجم فضا در حال انبساط جهان ، چگالی ماده در آن کاهش می یابد. S. Hawking و R. Penrose ثابت کردند که در گذشته اگر نظریه نسبیت عام برای توصیف فرایندهای فیزیکی در جهان اولیه بسیار کاربرد داشته باشد ، مطمئناً حالت واحدی وجود داشته است.

   برای اجتناب از تکینگی فاجعه بار در گذشته ، لازم است فیزیک را به طور قابل توجهی تغییر دهیم ، به عنوان مثال ، با فرض امکان ایجاد خود به خود مستمر ماده ، مانند نظریه جهان ثابت. اما مشاهدات نجومی هیچ مبنایی برای این امر ارائه نمی دهد.

   رویدادهای قبلی را که در نظر می گیریم ، مقیاس فضایی آنها کوچکتر بود. با نزدیک شدن به آغاز گسترش ، افق ناظر منقبض می شود (شکل 1). در اولین لحظات ، مقیاس آنقدر کوچک است که ما دیگر حق اعمال نسبیت عام را نداریم: مکانیک کوانتومی برای توصیف پدیده ها در چنین مقیاس های کوچک مورد نیاز است. (سانتی متر... مکانیک کوانتومی)... اما نظریه کوانتومی گرانش هنوز وجود ندارد ، بنابراین هیچ کس نمی داند که رویدادها چگونه تا لحظه 10 توسعه یافته اند

   –43 با نامیده می شود زمان پلانک(به افتخار پدر نظریه کوانتوم). در آن لحظه ، چگالی ماده به مقدار باورنکردنی 10 رسید 90 کیلوگرم در سانتی متر 3 ، که نه تنها با چگالی اجسام اطراف ما (کمتر از 10 گرم در سانتی متر) قابل مقایسه نیست 3 ) ، اما حتی با چگالی هسته اتمی (حدود 10 12 کیلوگرم در سانتی متر 3 ) - بالاترین تراکم موجود در آزمایشگاه. بنابراین ، برای فیزیک مدرن ، آغاز انبساط جهان زمان پلانک است.

   در چنین شرایطی با درجه حرارت و چگالی غیرقابل تصور بود که تولد جهان اتفاق افتاد. بعلاوه ، این می تواند یک تولد به معنای واقعی کلمه باشد: برخی کیهان شناسان (مثلاً Ya B Zeldovich در اتحاد جماهیر شوروی و L. Parker در ایالات متحده) معتقد بودند که ذرات و فوتون های گاما در آن دوران توسط میدان گرانشی متولد شده اند. از دیدگاه فیزیک ، این فرایند می تواند اتفاق بیفتد اگر تکینگی ناهمسانگرد باشد ، یعنی میدان گرانشی ناهمگن بود. در این حالت ، نیروهای گرانشی جزر و مدی می توانند ذرات واقعی را از خلا بیرون کشیده و در نتیجه ماده جهان را ایجاد کنند.

   با مطالعه فرآیندهایی که بلافاصله پس از انفجار بزرگ رخ داد ، می فهمیم که نظریه های فیزیکی ما هنوز بسیار ناقص هستند. تکامل حرارتی جهان اولیه بستگی به تولید ذرات عظیم اولیه - هادرون ها دارد ، که فیزیک هسته ای هنوز اطلاعات کمی در مورد آنها دارد. بسیاری از این ذرات ناپایدار و کوتاه مدت هستند. فیزیکدان سوئیسی R. Hagedorn معتقد است که ممکن است تعداد زیادی هادرون با افزایش توده وجود داشته باشد که در دمای 10 درجه به وفور تشکیل می شوند.

   12 K ، هنگامی که یک چگالی تابشی غول پیکر منجر به تولید جفت هادرونی متشکل از یک ذره و یک ضد ذره شد. این فرایند باید افزایش دما را در گذشته محدود کند.

   بر اساس دیدگاه دیگر ، تعداد انواع ذرات بنیادی عظیم محدود است ، بنابراین دما و چگالی در دوران هادرون باید به مقادیر بی نهایت می رسید. در اصل ، این را می توان تأیید کرد: اگر هادرون های تشکیل دهنده - کوارک ها - ذرات پایدار بودند ، پس تعداد معینی از کوارک ها و آنتی کوارک ها باید از آن دوران داغ باقی می ماندند. اما جستجوی کوارک ها بی نتیجه ماند. آنها به احتمال زیاد ناپایدار هستند سانتی متر . همچنین به ELEMENTARY PARTICLES مراجعه کنید.

   پس از اولین میلی ثانیه از انبساط جهان ، فعل و انفعال قوی (هسته ای) دیگر نقش تعیین کننده ای در آن متوقف کرد: دما آنقدر کاهش یافت که هسته های اتمی از بین رفتن متوقف شد. فرایندهای فیزیکی بیشتر با اثر متقابل ضعیف مسئول تولید ذرات نور - لپتونها (یعنی الکترونها ، پوزیترونها ، مزونها و نوترینوها) تحت تأثیر تابش حرارتی تعیین شد. هنگامی که در طول انبساط ، دمای تابش به حدود 10 کاهش می یابد

   10 K ، تولید جفت های لپتون متوقف شده است ، تقریباً همه پوزیترون ها و الکترون ها از بین رفته اند. تنها نوترینوها و آنتی نوترینوها ، فوتونها و چند پروتون و نوترون که از دوران قبل زنده مانده اند باقی مانده است. به این ترتیب دوران لپتون به پایان رسید.

   مرحله بعدی انبساط - عصر فوتون - با غلبه مطلق تابش حرارتی مشخص می شود. برای هر پروتون یا الکترون باقیمانده ، یک میلیارد فوتون وجود دارد. در ابتدا ، اینها کوانتومهای گاما بودند ، اما با گسترش جهان ، انرژی خود را از دست دادند و تبدیل به اشعه ایکس ، ماوراء بنفش ، نوری ، مادون قرمز شدند و در نهایت ، اکنون به کوانتوم رادیویی تبدیل شده اند ، که ما آنها را به عنوان رادیو پس زمینه بدن سیاه (یادگار) در نظر می گیریم. انتشار

   مشکلات حل نشده کیهان شناسی بیگ بنگ 4 مشکل وجود دارد که اکنون با مدل کیهان شناسی انفجار بزرگ روبروست.

   1. مساله تکینگی: بسیاری از آنها کاربرد نسبیت عام را که در گذشته تکینگی می بخشد زیر سال می برند. نظریه های کیهان شناسی جایگزین عاری از تکینگی ارائه شده است.

   2. مسأله ایزوتروپی جهان هستی است. عجیب به نظر می رسد که انبساط ، که با یک حالت منحصر به فرد آغاز شد ، بسیار همسانگرد باشد. با این حال ، این امر مستثنی نیست که گسترش ناهمسانگرد اولیه تحت تأثیر نیروهای پراکنده به تدریج ایزوتروپیک شود.

   3. همگن در بزرگترین مقیاسها ، در مقیاسهای کوچکتر ، جهان بسیار ناهمگن است (کهکشانها ، خوشههای کهکشانها). درک اینکه چگونه گرانش به تنهایی می تواند چنین ساختاری را ایجاد کند دشوار است. بنابراین ، کیهان شناسان در حال بررسی امکانات مدلهای ناهمگن بیگ بنگ هستند.

   4. در نهایت ، ممکن است یکی بپرسد ، آینده جهان چگونه است؟ برای پاسخ دادن ، باید چگالی متوسط ​​ماده را در جهان بدانید. اگر از مقدار بحرانی خاصی فراتر رود ، هندسه فضا-زمان بسته می شود و در آینده جهان قطعاً کوچک می شود. جهان بسته هیچ مرزی ندارد ، اما حجم آن محدود است. اگر چگالی زیر بحرانی باشد ، جهان باز است و برای همیشه منبسط می شود. جهان باز نامتناهی است و تنها یک تکینگی در آغاز دارد. تا کنون ، مشاهدات با مدل جهان باز مطابقت بهتری دارد.

   منشاء ساختار در مقیاس بزرگ. کیهان شناسان دو دیدگاه متضاد در مورد این مشکل دارند.

   رادیکال ترین این است که در ابتدا هرج و مرج وجود داشت. انبساط جهان اولیه بسیار ناهمسانگرد و ناهمگن بود ، اما سپس فرآیندهای اتلاف کننده ناهمسانگردی را از بین برد و گسترش را به مدل فریدمن-لمیتر نزدیک کرد. سرنوشت ناهمگونی ها بسیار کنجکاو است: اگر دامنه آنها زیاد بود ، ناگزیر باید با سیاهچاله هایی با جرم تعیین شده توسط افق کنونی به سیاه چاله ها سقوط می کردند. شکل گیری آنها می تواند درست از زمان پلانک آغاز شده باشد ، بنابراین بسیاری از سیاهچاله های کوچک در جهان با جرم حداکثر 10 وجود دارد.

   –5 با این حال ، اس. هاوکینگ نشان داد که "حفره های کوچک" باید با انتشار ، جرم خود را از دست بدهند و تا عصر ما فقط سیاهچاله هایی با جرم بیش از 10 16 g ، که مربوط به جرم یک کوه کوچک است. سانتی متر . همچنین به BLOK HOLE مراجعه کنید.

   هرج و مرج اولیه می تواند شامل اختلالات در هر مقیاس و دامنه باشد. بزرگترین آنها به شکل امواج صوتی می تواند از دوران جهان اولیه تا عصر تابش ، زمانی که ماده هنوز به اندازه کافی گرم بود برای تابش ، جذب و پراکندگی تابش ، زنده بماند. اما با پایان این دوران ، پلاسما خنک شده دوباره ترکیب شد و دیگر با تابش ارتباط برقرار نکرد. فشار و سرعت صوت در گاز کاهش یافته و باعث تبدیل امواج صوتی به موج ضربه ای شده ، گاز را فشرده کرده و باعث فروپاشی آن به کهکشان ها و خوشه ها می شود. بسته به نوع امواج اولیه ، محاسبات تصویری بسیار متفاوت را پیش بینی می کند ، که همیشه با تصویر مشاهده شده مطابقت ندارد. یک ایده فلسفی ، که به عنوان اصل انسان شناسی شناخته می شود ، برای انتخاب بین انواع احتمالی مدل های کیهان شناسی مهم است: از همان ابتدا ، جهان باید دارای چنین ویژگی هایی بود که به کهکشان ها ، ستارگان ، سیارات و حیات هوشمند در آن شکل می داد. در غیر این صورت ، هیچ کس نمی تواند با کیهان شناسی سروکار داشته باشد.

   یک دیدگاه جایگزین این است که هیچ چیز بیشتر از آنچه که مشاهدات ارائه می دهند در مورد ساختار اصلی جهان نمی توان آموخت. طبق این رویکرد محافظه کارانه ، جهان جوان را نمی توان آشفته در نظر گرفت ، زیرا اکنون بسیار همسانگرد و همگن است. انحراف از یکنواختی که در شکل کهکشان مشاهده می کنیم ، می تواند تحت تأثیر گرانش از بی نظمی های چگالی اولیه کوچک رشد کرده باشد. با این حال ، به نظر نمی رسد که مطالعات توزیع وسیع کهکشان ها (عمدتا توسط J. Peebles در پرینستون) این ایده را تأیید کند. احتمال جالب دیگر این است که خوشه هایی از سیاهچاله ها که در عصر هادرونیک متولد شده اند می توانند نوسانات اولیه تشکیل کهکشان ها باشند.

   آیا جهان باز است یا بسته؟ نزدیکترین کهکشانها با سرعتی متناسب با فاصله از ما دور می شوند. اما دورترها از این وابستگی اطاعت نمی کنند: حرکت آنها نشان می دهد که انبساط جهان با گذشت زمان کند می شود. در یک مدل بسته از جهان تحت تأثیر گرانش ، انبساط در یک لحظه معین متوقف می شود و با انقباض جایگزین می شود (شکل 2) ، اما مشاهدات نشان می دهد که کاهش سرعت کهکشانها هنوز آنقدر سریع نیست که حتی یک توقف کامل رخ دهد.

   برای بسته شدن جهان ، چگالی متوسط ​​ماده در آن باید از مقدار بحرانی خاصی فراتر رود. برآورد چگالی مواد مرئی و نامرئی بسیار نزدیک به این مقدار است.

   توزیع کهکشان ها در فضا بسیار ناهمگن است. گروه محلی کهکشان های ما ، که شامل راه شیری ، سحابی آندرومدا و چند کهکشان کوچکتر است ، در حاشیه یک سیستم کهکشان وسیع موسوم به ابرخوشه باکره قرار دارد که مرکز آن با خوشه کهکشانهای باکره منطبق است. اگر چگالی متوسط ​​جهان زیاد باشد و جهان بسته باشد ، باید انحراف شدیدی از انبساط همسانگرد مشاهده شود که ناشی از جذب کهکشان های ما و همسایه به مرکز ابرخوشه است. در جهان باز ، این انحراف ناچیز است. مشاهدات نسبتاً با مدل باز مطابقت دارد.

   کیهان شناسان علاقه زیادی به محتوای ایزوتوپ سنگین هیدروژن ، دوتریوم ، در ماده کیهانی دارند که در جریان واکنش های هسته ای در اولین لحظات پس از انفجار بزرگ شکل گرفته است. محتویات دوتریوم نسبت به چگالی ماده در آن عصر و بنابراین در دوران ما بسیار حساس بود. با این حال ، انجام "آزمایش دوتریوم" آسان نیست ، زیرا لازم است ماده اولیه را بررسی کنیم ، که از زمان سنتز کیهانی در داخل ستارگان ، جایی که دوتریوم به راحتی می سوزد ، وجود نداشته است. مطالعه کهکشانهای بسیار دور نشان داد که محتوای دوتریوم با چگالی کم ماده و بنابراین ، با مدل باز جهان مطابقت دارد.

   مدلهای کیهان شناسی جایگزین به طور کلی ، در آغاز وجود جهان ، جهان می تواند بسیار آشفته و ناهمگن باشد. ردپای این امر را شاید امروز در توزیع وسیع ماده مشاهده کنیم. با این حال ، دوره هرج و مرج نمی تواند طولانی طول بکشد. همگونی بالای تابش زمینه کیهانی نشان می دهد که جهان در سن 1 میلیون سال بسیار همگن بوده است. و محاسبات همجوشی هسته ای کیهان شناسی نشان می دهد که اگر پس از 1 ثانیه پس از شروع انحراف ، انحرافات زیادی از مدل استاندارد وجود داشته باشد ، ترکیب جهان کاملاً متفاوت از واقعیت خواهد بود. با این حال ، آنچه در ثانیه اول اتفاق افتاد هنوز قابل بحث است. علاوه بر مدل استاندارد بیگ بنگ ، در اصل ، مدلهای جایگزین کیهان شناسی نیز وجود دارد:

   1. مدل ، متقارن نسبت به ماده و ضد ماده ، حضور برابر این دو نوع ماده را در جهان فرض می کند. اگرچه واضح است که کهکشان ما عملاً هیچ پاد ماده ای ندارد ، اما سیستم های ستاره ای مجاور می توانند کاملاً از آن تشکیل شده باشند. در این حالت ، تابش آنها دقیقاً مشابه تابش کهکشان های معمولی خواهد بود. با این حال ، در دوره های اولیه انبساط ، هنگامی که ماده و پادماده در تماس نزدیکتری بودند ، نابودی آنها باید پرتوهای گامای قوی تولید می کرد. مشاهدات آن را تشخیص نمی دهند ، که یک مدل متقارن را بعید می کند.

   2. مدل سرد بیگ بنگ فرض می کند که انبساط از صفر مطلق آغاز شده است. درست است که در این مورد ، همجوشی هسته ای نیز باید اتفاق بیفتد و ماده را گرم کند ، اما تابش زمینه مایکروویو دیگر نمی تواند مستقیماً با انفجار بزرگ مرتبط باشد ، بلکه باید به روش دیگری توضیح داده شود. این نظریه جذاب است زیرا ماده موجود در آن در معرض تکه تکه شدن است ، که برای توضیح ناهمگونی در مقیاس بزرگ جهان ضروری است.

   3- مدل کیهان شناسی ثابت ، ایجاد مستمر ماده را فرض می کند. فرض اساسی این نظریه ، که به عنوان اصل کیهان شناسی ایده آل شناخته می شود ، بیان می کند که جهان همیشه به این شکل بوده و خواهد بود. مشاهدات این را رد می کند.

   4. نسخه های اصلاح شده نظریه گرانش اینشتین در نظر گرفته شده است. به عنوان مثال ، نظریه K. Bruns و R. Dicke از پرینستون به طور کلی با مشاهدات درون منظومه شمسی موافق است. مدل برنس -دیک ، و همچنین مدل رادیکالتر هویل ، که در آن برخی از ثابتهای اساسی با گذشت زمان تغییر می کنند ، تقریباً در عصر ما دارای پارامترهای کیهان شناسی مشابه مدل بیگ بنگ هستند.

   5- بر اساس نظریه اصلاح شده اینشتین ، J. Lemaitre در سال 1925 یک مدل کیهان شناسی ساخت که بیگ بنگ را با یک فاز طولانی حالت آرام ترکیب می کند ، که در طی آن کهکشان ها می توانند شکل بگیرند. انیشتین به این فرصت علاقه مند شد تا مدل کیهان شناسی مورد علاقه خود از یک جهان ایستا را اثبات کند ، اما هنگامی که انبساط جهان کشف شد ، وی آن را علنا ​​رها کرد.

   در سال 1917 A. انیشتین مدلی از جهان ساخت. در این مدل ، از نیروی دافعه کیهانی به نام پارامتر لامبدا برای غلبه بر ناپایداری گرانشی جهان استفاده شد. در آینده ، اینشتین می گوید که این اشتباه فاحش او بود ، برخلاف روح نظریه نسبیتی که او ایجاد کرد: نیروی گرانش در این نظریه با انحنای فضا-زمان مشخص می شود. جهان اینشتین دارای شکل یک ابرسیلندر بود که طول آن بر اساس تعداد و ترکیب اشکال تجلی انرژی (ماده ، میدان ، تابش ، خلا) در این استوانه تعیین می شد. زمان در این مدل از گذشته بی پایان به آینده بی پایان هدایت می شود. بنابراین ، در اینجا ارزش انرژی ، جرم جهان (ماده ، میدان ، تشعشع ، خلا) متناسب با ساختار فضایی آن است: از نظر شکل محدود ، اما شعاع بی نهایت و زمان بی نهایت است.

   محققانی که شروع به تجزیه و تحلیل این مدل کردند ، توجه را جلب کردند

   تا بی ثباتی شدید آن ، شبیه سکه ای است که روی لبه ایستاده است ، یک طرف آن مربوط به جهان در حال گسترش است ، و طرف دیگر آن بسته است: هنگامی که برخی از پارامترهای فیزیکی جهان در نظر گرفته می شود ، طبق مدل اینشتین ، تبدیل می شود برای همیشه در حال گسترش است ، وقتی دیگران در نظر گرفته شوند ، بسته می شود. به عنوان مثال ، ستاره شناس هلندی W. de Sitter ، با فرض این که زمان به همان اندازه فضا در مدل اینشتین منحنی است ، مدلی از جهان بدست آورد که در آن زمان به طور کامل در اجسام بسیار دور متوقف می شود.

   رایگاندمرد،fوsبریتانیاو ریاضی دان دانشگاه پتروگراد ، منتشر شده استv1922 G. مقاله« Oخمیدگیفضا ".Vاو نتایج مطالعات نظریه نسبیت عمومی را ارائه کرد ، که امکان ریاضی وجود سه مدل از جهان را منتفی نمی کرد: مدل جهان در فضای اقلیدسی ( به = 0) ؛ مدل با ضریب برابر ( K> 0) و یک مدل در فضای لوباچفسکی - بولیایی ( به< 0).

   فریدمن در محاسبات خود از این فرض استفاده کرد که مقدار و

   شعاع جهان متناسب با مقدار انرژی ، ماده و سایر موارد است

   اشکال تجلی آن در جهان به عنوان یک کل. نتیجه گیری های ریاضی فریدمن نیاز به معرفی نیروی دافعه کیهانی را رد کرد ، زیرا امکان وجود مدلی از جهان ، که در آن فرایند انبساط آن مطابق با فرآیند فشرده سازی است ، که با افزایش چگالی ، فشار ماده انرژی تشکیل دهنده جهان (ماده ، میدان ، تابش ، خلاء). نتیجه گیری های A. Friedman باعث ایجاد تردید در بین بسیاری از دانشمندان و شخص A. Einstein شده است. اگرچه در سال 1908 ریاضیدان G. Minkowski ، با ارائه تفسیر هندسی از نظریه نسبیت خاص ، مدلی از جهان دریافت کرد که در آن ضریب انحنا برابر با صفر است ( به = 0) ، یعنی مدل جهان در فضای اقلیدسی.

   N. Lobachevsky ، بنیانگذار هندسه غیر اقلیدسی ، زوایای مثلث بین ستارگان دور از زمین را اندازه گیری کرد و دریافت که مجموع زوایای مثلث 180 درجه است ، یعنی فضا در فضا اقلیدسی است. فضای مشاهده شده اقلیدسی جهان یکی از اسرار کیهان شناسی مدرن است. در حال حاضر اعتقاد بر این است که چگالی ماده

   در جهان 0.1-0.2 قسمت از چگالی بحرانی است. چگالی بحرانی تقریبا برابر 2 · 10 -29 g / cm3 است. با رسیدن به چگالی بحرانی ، جهان شروع به کوچک شدن می کند.

   مدل A. فریدمن با "به > 0 "یک جهان در حال گسترش از اصل است

   وضعیت او ، که او باید دوباره به آن بازگردد. در این مدل ، مفهوم سن جهان ظاهر شد: حضور حالت قبلی نسبت به وضعیت مشاهده شده در یک لحظه خاص.

   با فرض اینکه جرم کل جهان 5 10 2 1 جرم خورشیدی است ، A.

   فریدمن محاسبه کرد که جهان قابل مشاهده در حالت فشرده است

   با توجه به مدل " ک > 0 "تقریبا 10-12 میلیارد سال پیش. پس از آن ، شروع به انبساط کرد ، اما این انبساط بی نهایت نخواهد بود ، و پس از یک زمان مشخص ، جهان دوباره منقبض می شود. A. فریدمن از بحث در مورد فیزیک حالت اولیه و فشرده جهان امتناع کرد ، زیرا قوانین جهان کوچک در آن زمان روشن نبود. نتایج ریاضی A. Friedman بارها و بارها نه تنها توسط A. Einstein ، بلکه توسط سایر دانشمندان بررسی و بررسی شد. پس از مدتی مشخص ، A.instein ، در پاسخ به نامه A. Friedman ، به درستی این تصمیمات اذعان کرد و A. Friedman را "اولین دانشمندی دانست که راه ساختن مدلهای نسبیت گرایانه جهان را در پیش گرفت". متأسفانه A. Friedman زود درگذشت. از نظر او ، دانشمند با استعدادی از دست داده است.

   همانطور که در بالا اشاره شد ، نه A. Friedman و نه A. Einstein از اطلاعات موجود در مورد "رکود" کهکشانها توسط ستاره شناس آمریکایی W. Slipher (1875-1969) در سال 1912 مطلع نبودند. در سال 1925 ، او سرعت را اندازه گیری کرد. از چندین ده کهکشان بنابراین ، ایده های کیهان شناسی A. Friedman در درجه اول از نظر نظری مورد بحث قرار گرفت. حOقبلا، پیش از این v 1929

   G.آمریکاییستاره شناس A. هابل (1889-1953) با کمکتلسکوپ طیف ابزارآتحلیل و بررسیاز جانببال tآتماس گرفتنهمنNSاثر

   "قرمزجابه جایی ".نوری که از کهکشان ها مشاهده می شود

   به قسمت قرمز طیف رنگی نور مرئی منتقل شد. از چگونگی آن صحبت کرد

   کهکشان های مشاهده شده در حال دور شدن هستند و از ناظر "پراکنده" می شوند.

   جلوه "تغییر سرخ" یک مورد خاص از اثر داپلر است. دانشمند اتریشی K. Dopler (1803-1853) آن را در سال 1824 کشف کرد. هنگامی که منبع موج از دستگاه ثبت کننده امواج حذف می شود ، طول موج هنگام نزدیک شدن به گیرنده موج ثابت افزایش می یابد و کوتاه می شود. در مورد امواج نوری ، طول موج های بلند نور مربوط به قسمت قرمز طیف نور (قرمز تا بنفش) ، کوتاه برای قسمت بنفش است. اثر "انتقال به سرخ" توسط E. Hubble برای اندازه گیری فاصله تا کهکشانها و سرعت حذف آنها مورد استفاده قرار گرفت: اگر "انتقال سرخ" از کهکشان آ، مثلا، دردNSه v دو بار، چگونه از جانب کهکشان ها V ، سپس فاصله تا کهکشان آدو برابر بیشتر از قبل کهکشان V.

   هابل دریافت که همه کهکشان های مشاهده شده در همه جهات کره آسمانی با سرعتی متناسب با فاصله آنها در حال دور شدن هستند: Vr = Нr ، جایی که r - فاصله تا کهکشان مشاهده شده ، اندازه گیری شده در پارسک (1 ps تقریباً برابر 3.1 10 1 6 متر 3.1 است) ، Vr - سرعت کهکشان مشاهده شده ، Η - ثابت هابل یا ضریب تناسب بین سرعت یک کهکشان و فاصله تا آن

   از طرف ناظر کره آسمانی مفهومی است که برای توصیف اجسام در آسمان پرستاره با چشم غیر مسلح استفاده می شود. قدما کره آسمانی را یک واقعیت می دانستند که در طرف داخلی آن ستارگان ثابت شده اند. با محاسبه مقدار این مقدار ، که بعدها به عنوان ثابت هابل شناخته شد ، E. Hubble به این نتیجه رسید که تقریباً 500 کیلومتر بر ثانیه است. به عبارت دیگر ، یک فضا از یک میلیون پارسک در یک ثانیه 500 کیلومتر افزایش می یابد.

   فرمول Vr= شماره به ما این امکان را می دهد که هم کهکشان ها را حذف کنیم و هم وضعیت معکوس ، حرکت به موقعیت اولیه مشخص ، آغاز "رکود" کهکشان ها را در زمان. معکوس ثابت هابل دارای بعد زمان است: t(زمان) = r / Vr = 1/ ح. وقتی مقدار ح ، که در بالا ذکر شد ، E. Hubble زمان آغاز "رکود" کهکشانها را برابر با 3 میلیارد سال بدست آورد ، که باعث شد در نسبیت صحت مقدار محاسبه شده شک کند. هابل با استفاده از اثر "انتقال به سرخ" به دورترین کهکشان های شناخته شده در آن زمان رسید: هرچه کهکشان بیشتر باشد ، روشنایی ما کمتر درک می شود. این به ای هابل اجازه داد که فرمول را بگوید Vr = ساعت بیانگر واقعیت مشاهده شده از انبساط جهان است که در مدل A. Friedman ذکر شد. مطالعات نجومی E.Hubble توسط تعدادی از دانشمندان به عنوان تأیید تجربی صحت مدل A. Friedman از جهان غیر ثابت و در حال انبساط در نظر گرفته شد.

   در دهه 30 ، برخی از دانشمندان درباره داده ها تردید داشتند

   E. هابل. به عنوان مثال ، P. Dirac یک فرضیه در مورد قرمز شدن طبیعی کوانتومهای نور به دلیل ماهیت کوانتومی آنها ، و تعامل با میدانهای الکترومغناطیسی فضای خارج ارائه داد. دیگران به ناسازگاری نظری ثابت هابل اشاره کردند: چرا باید اندازه ثابت هابل در تکامل کیهان در هر لحظه از زمان یکسان باشد؟ این ثبات ثابت ثابت هابل نشان می دهد که قوانین جهان شناخته شده برای ما ، که در کهکشان کار می کند ، برای کل جهان به عنوان یک کل اجباری است. شاید همانطور که منتقدان ثابت هابل می گویند ، قوانین دیگری نیز وجود داشته باشد که ثابت هابل آنها را رعایت نمی کند.

   به عنوان مثال ، آنها می گویند ، نور به دلیل تأثیر رسانه های بین ستاره ای (ISS) و بین کهکشانی (IGZ) بر روی آن می تواند "قرمز شود" ، که می تواند طول موج حرکت آن را به سمت ناظر طولانی کند. مسأله دیگری که در ارتباط با مطالعات E.Hubble بحث هایی را ایجاد کرد ، پرسش از فرض احتمال حرکت کهکشان ها با سرعتی بیش از سرعت نور بود. اگر این امکان وجود دارد ، این کهکشان ها می توانند از مشاهده ما ناپدید شوند ، زیرا از نظریه نسبیت عمومی هیچ سیگنالی نمی تواند سریعتر از نور منتقل شود. با این وجود ، اکثر دانشمندان بر این باورند که مشاهدات E.Hubble واقعیت انبساط جهان را ثابت کرد.

   واقعیت انبساط کهکشان ها به معنای انبساط درون خود کهکشان ها نیست ، زیرا قطعیت ساختاری آنها توسط عملکرد نیروهای داخلی گرانش تأمین می شود.

   مشاهدات E.Hubble به بحث بیشتر در مورد مدلهای A. Friedman کمک کرد. بلژیکیراهبوستاره شناسج.لومترetr(vneRزوزه کشیدننیمی از گذشته)قرنکشیدتوجهآنیبرslهدمیدنچگونگی، امر، تفصیل، شرایط محیط، پیش امد، شرح:پراکندگی کهکشان هابه معنایافزونهفضا،از این رو ،vگذشته

   بودنزول کردنجلدوNSلروابطvهجامعه.لمیتر چگالی اولیه ماده را اتوآتو با چگالی 10 9 3 g / cm 3 نامید که جهان از آن توسط خدا ایجاد شده است. از این مدل بر می آید که از مفهوم چگالی ماده می توان برای تعیین حدود کاربرد مفاهیم فضا و زمان استفاده کرد. در تراکم 10 9 3 g / cm3 مفاهیم زمان و مکان معنای فیزیکی معمول خود را از دست می دهند. این مدل با پارامترهای فیزیکی فوق متراکم و فوق داغ توجه را به حالت فیزیکی جلب کرده است. علاوه بر این ، مدل هایی ارائه شده است ضربان دارکائنات:جهان منبسط و منقبض می شود ، اما هرگز به محدودیت های شدید نمی رسد. مدلهای جهان تپنده اهمیت زیادی برای اندازه گیری چگالی ماده انرژی در جهان قائل هستند. وقتی به محدودیت چگالی بحرانی برسیم ، جهان منبسط یا منقبض می شود. نتیجه این اصطلاح بود "سینگلمن هستمrnoe "(lat singularus - حالت جداگانه ، واحد) که در آن چگالی و دما مقدار بی نهایت می گیرند. این خط تحقیق با مشکل "توده پنهان" جهان روبرو است. نکته این است که جرم مشاهده شده جهان با جرم آن که بر اساس مدلهای نظری محاسبه شده است مطابقت ندارد.

   مدل"بزرگانفجار "هموطن ما G. Gamow (1904-1968)

   در دانشگاه پتروگراد کار می کرد و با ایده های کیهان شناسی آشنا بود

   A. Fridman. در سال 1934 او به یک سفر کاری به ایالات متحده فرستاده شد ، جایی که تا پایان عمر در آنجا ماند. تحت تأثیر ایده های کیهان شناسی A. فریدمن ، G. Gamow به دو مشکل علاقه مند شد:

   1) شیوع نسبی عناصر شیمیایی در جهان و 2) منشأ آنها. در پایان نیمه اول قرن بیستم. یک بحث زنده در مورد این موضوعات وجود داشت: کجا می تواند شدید باشد عناصر شیمیاییاگر هیدروژن (1 1 H) و هلیوم (4 H) فراوان ترین عناصر شیمیایی در جهان هستند. G. Gamow پیشنهاد کرد که عناصر شیمیایی تاریخ خود را از همان آغاز گسترش جهان ردیابی می کنند.

   مدلG.گاموnآتماس گرفتمدل"بزرگانفجار "،nOاواین دارد

   ودیگرعنوان:"نظریه A-B-D"... این عنوان حروف اولیه نویسندگان مقاله (Alfer، Bethe، Gamow) را نشان می دهد ، که در سال 1948 منتشر شد و حاوی مدلی از "جهان داغ" بود ، اما ایده اصلی این مقاله متعلق به G. Gamow بود. به

   به طور خلاصه در مورد ماهیت این مدل:

   1. "آغاز اولیه" جهان ، طبق مدل فریدمن ، با یک حالت فوق متراکم و فوق گرم نشان داده شد.

   2. این حالت در نتیجه فشردگی قبلی کل ماده ، جزء انرژی جهان بوجود آمد.

   3. این حالت با حجم بسیار کمی مطابقت داشت.

   4- ماده انرژی ، با رسیدن به حد مشخصی از چگالی و دما در این حالت ، منفجر شد ، بیگ بنگ رخ داد ، که گامو آن را نامید

   "بیگ بنگ کیهانی".

   5. این استدرباره یک انفجار غیر معمول

   ۶- انفجار بزرگ قبل از بیگ بنگ سرعت حرکت خاصی را به همه قطعات از حالت اولیه فیزیکی داد.

   7. از آنجا که حالت اولیه بسیار داغ بود ، انبساط باید بقایای این دما را در تمام جهات جهان در حال انبساط حفظ کند.

   8. مقدار این دمای باقیمانده باید تقریباً در همه نقاط جهان یکسان باشد.

   به این پدیده امتداد تابشی پس زمینه از m.

   1953 G. Gamow دمای موج تشعشعات متعلق را محاسبه کرد. به او

   معلوم شد 10 K. تابش یادگار تابش الکترومغناطیسی مایکروویو است.

   در سال 1964 ، متخصصان آمریکایی A. Penzias و R. Wilson به طور تصادفی تشعشعات آثار را کشف کردند. با نصب آنتن های تلسکوپ رادیویی جدید ، آنها نتوانستند از تداخل در محدوده 7.8 سانتی متر خلاص شوند.این تداخل ، سر و صدا از فضا ، همان اندازه و همه جهات ، از فضا آمد. اندازه گیری این تابش زمینه دمای کمتر از 10 درجه سانتیگراد را نشان داد.

   بنابراین ، فرضیه G. Gamow در مورد تابش پس زمینه ، تأیید شد. گامو در آثار خود در مورد دمای تابش پس زمینه ، از فرمول A. Friedman استفاده کرد که وابستگی تغییر چگالی تابش را در زمان بیان می کند. به صورت سهمی ( K> 0) مدل جهان. فریدمن حالتی را در نظر می گیرد که تابش بر ماده جهان بدون محدودیت در حال گسترش غلبه دارد.

   بر اساس مدل گامو ، دو دوره در توسعه جهان وجود داشت: الف) غلبه تابش (میدان فیزیکی) بر ماده.

   ب) غلبه ماده بر تشعشع. در دوره اولیه ، تابش بر ماده غلبه داشت ، سپس زمانی وجود داشت که نسبت آنها برابر بود ، و دوره ای که ماده شروع به غلبه بر تابش کرد. گامو مرز بین این دوره ها - 78 میلیون سال - را تعیین کرد.

   در پایان قرن بیستم. اندازه گیری تغییرات میکروسکوپی در تابش پس زمینه ، که نامیده می شود موج دار شدنبNS ،به تعدادی از محققان اجازه داد تا ادعا کنند که این موج نشان دهنده تغییر در چگالی است موادوپر انرژیGuivدر نتیجه عمل نیروهای گرانشی بر مراحل اولیه توسعهجهان.

   مدل "یینگfلتخم مرغOمزاحمکائنات ".

   عبارت "تورم" (lat. تورم) به نفخ تعبیر می شود. دو محقق A. Guth و P. Seinhardt این مدل را پیشنهاد کردند. در این مدل ، تکامل جهان با یک تورم غول پیکر خلاء کوانتومی همراه است: در 10 تا 30 ثانیه ، اندازه جهان 10 50 بار افزایش می یابد. تورم یک فرایند آدیاباتیک است. این با خنک شدن و ظهور تمایز بین برهمکنش های ضعیف ، الکترومغناطیسی و قوی همراه است. قیاس تورم جهان را می توان تقریباً به صورت تبلور ناگهانی یک مایع فوق سرد نشان داد. در ابتدا ، مرحله تورم به عنوان "تولد دوباره" جهان پس از انفجار بزرگ تلقی می شد. در حال حاضر ، مدلهای تورمی از این مفهوم استفاده می کنند وnfلاتونOهفتمزمینه های... این یک میدان فرضی (از کلمه "تورم") است ، که در آن ، به دلیل نوسانات تصادفی ، پیکربندی همگن این میدان با اندازه بیش از 10 -33 سانتی متر تشکیل شد. از آن گسترش و گرم شدن وجود داشت جهان که ما در آن زندگی می کنیم.

   شرح وقایع در جهان بر اساس مدل "جهان تورمی" کاملاً با توصیف بر اساس مدل بیگ بنگ مطابقت دارد ، که از 10 تا 30 ثانیه گسترش آغاز می شود. مرحله تورم به این معنی است که جهان قابل مشاهده تنها بخشی از جهان است. در کتاب درسی T. Ya. Dubnischeva "مفهوم علوم طبیعی مدرن" ، سیر حوادث زیر با توجه به مدل "جهان تورمی" پیشنهاد شده است:

   1) t - 10 - 4 5 ص. در آن زمان ، پس از آغاز انبساط جهان ، شعاع آن تقریباً 50-10 سانتی متر بود. این رویداد از نظر فیزیک مدرن غیر معمول است. فرض بر این است که قبل از وقایع ناشی از اثرات کوانتومی میدان تورم پیش از این اتفاق می افتد. این زمان کمتر از زمان "دوران پلانک" است - 10 - 4 3 ثانیه. اما این امر طرفداران این مدل را که محاسبات خود را با زمان 10-50 ثانیه انجام می دهند ، آزار نمی دهد.

   2) t - تقریباً از 10 -43 تا 10 -35 ثانیه - عصر "اتحاد بزرگ" یا اتحاد همه نیروهای متقابل فیزیکی ؛

   3) t - از حدود 10 - 3 5 تا 10 -5 - قسمت سریع مرحله تورم ،

   هنگامی که قطر جهان با ضریب 10 5 0 افزایش یافته است. ما در مورد ظهور و تشکیل یک رسانه کوارک الکترون صحبت می کنیم.

   4) t- تقریباً از 10 -5 تا 10 5 ثانیه ، کوارک ها ابتدا در هادرون ها محدود می شوند ، و سپس هسته های اتم های آینده شکل می گیرند ، که بعداً ماده از آنها تشکیل می شود.

   از این مدل نتیجه می گیرد که یک ثانیه پس از آغاز انبساط جهان ، فرایند ظهور ماده ، جداسازی آن از فوتون های فعل و انفعال الکترومغناطیسی و شکل گیری ابرخوشه های اولیه و پیشاگلاکسی ها صورت می گیرد. گرمایش در نتیجه ظاهر ذرات و ضد ذرات در تعامل با یکدیگر رخ می دهد. این فرایند را نابودی (lat. نیهیل - هیچ یا هیچ شدن) نویسندگان مدل معتقدند که نابودی نسبت به تشکیل ذرات معمولی که جهان ما را تشکیل می دهند نامتقارن است. بنابراین ، ایده اصلی مدل جهان تورمی حذف این مفهوم از کیهان شناسی است

   "بیگ بنگ" به عنوان یک حالت خاص ، غیر معمول ، استثنایی در تکامل جهان. با این حال ، یک حالت غیر معمول در این مدل ظاهر می شود. این حالت NSnfمهاجرت وnfمیدان لاتونسن جهان در این مدلها 10-15 میلیارد سال تخمین زده می شود.

   "مدل تورمی" و "بیگ بنگ" توضیحی برای ناهمگونی مشاهده شده جهان (چگالی تراکم ماده) ارائه می دهند. به طور خاص ، اعتقاد بر این است که هنگامی که جهان متورم شد ، ناهمگونی ها و بافتهای کیهانی به عنوان جنینی از مصالح ماده ظاهر شد ، که بعداً به کهکشانها و خوشه های آنها گسترش یافت. این امر با ثبت در سال 1992 نشان داده می شود. انحراف درجه حرارت تابش متعلقه از مقدار متوسط ​​آن 2.7 K به میزان 0.00003 K. هر دو مدل از یک جهان در حال انبساط داغ صحبت می کنند ، به طور متوسط ​​نسبت به تشعشعات متعلق ، همگن و همسانگرد است. در مورد دوم ، منظور ما عملاً ارزش یکسان تابش یادگار در تمام نقاط جهان قابل مشاهده در همه جهات از سوی ناظر است.

   جایگزین هایی برای بیگ بنگ و تورم وجود دارد

   جهان ": مدلهای" جهان ثابت "،" جهان سرد "و

   "کیهان شناسی خود سازگار".

   مدل"ثابتاز جهان ".این مدل در سال 1948 توسعه یافت. بر اساس اصل "ثبات کیهانی" جهان بود: نه تنها در جهان نباید یک مکان اختصاص داده شده باشد ، بلکه حتی یک لحظه نیز نباید به موقع اختصاص داده شود. نویسندگان این مدل G. Bondi ، T. Gold و F. Hoyle هستند ، دومی نویسنده مشهور کتابهای محبوب در مورد مشکلات کیهان شناسی است. وی در یکی از آثار خود نوشت:

   "هر ابر ، کهکشان ، هر ستاره ، هر اتم یک آغاز داشت ، اما نه کل جهان ، جهان بیشتر از اجزای آن است ، اگرچه این نتیجه گیری غیر منتظره به نظر می رسد." این مدل وجود یک منبع داخلی ، مخزن انرژی را در جهان فرض می کند ، که چگالی ماده انرژی خود را در "سطح ثابتی که از فشرده شدن جهان جلوگیری می کند" حفظ می کند. به عنوان مثال ، F. Hoyle استدلال کرد که اگر هر 10 میلیون سال یک اتم در یک سطل از فضا ظاهر شود ، چگالی انرژی ، ماده و تابش در جهان به طور کلی ثابت خواهد بود. این مدل نحوه بوجود آمدن اتم های عناصر شیمیایی ، ماده و غیره را توضیح نمی دهد.

   ه - کشف تابش نقاشی ، پس زمینه ، مبانی نظری این مدل را تا حد زیادی تضعیف کرد.

   مدل« سردجهانهفتم». این مدل در دهه شصت ارائه شد

   سالهای قرن گذشته توسط اخترفیزیکدان شوروی J. Zeldovich. مقایسه

   مقادیر نظری چگالی و دمای تابش با توجه به مدل

   "انفجار بزرگ" با داده های نجوم رادیویی به Ya.Zel'dovich اجازه داد فرضیه ای را تدوین کند که بر اساس آن حالت فیزیکی اولیه جهان یک گاز سرد پروتون-الکترون با افزودنی نوترینوها بود: برای هر پروتون یک عدد وجود دارد الکترون و یک نوترینو کشف تابش های متعلقه ، که فرضیه وضعیت داغ اولیه در تکامل جهان را تأیید می کند ، باعث شد تا زلدوویچ مدل خود از "جهان سرد" را رها کند. با این حال ، ایده محاسبه رابطه بین تعداد انواع مختلف ذرات و فراوانی عناصر شیمیایی در جهان ثمربخش بود. به طور خاص ، مشخص شد که چگالی انرژی-ماده در جهان با چگالی تابش یادگار مطابقت دارد.

   مدل"کائناتvاتم "این مدل ادعا می کند که در واقع نه یک ، بلکه جهان های زیادی وجود دارد. مدل "جهان در اتم" بر اساس مفهوم جهان بسته از نظر A. Friedman است. جهان بسته ناحیه ای از جهان است که در آن نیروهای جاذبه بین اجزای آن برابر با انرژی کل جرم آنها است. در این مورد ، ابعاد بیرونی چنین جهانی می تواند میکروسکوپی باشد. از نظر یک ناظر خارجی ، یک جسم میکروسکوپی خواهد بود ، اما از نظر یک ناظر در داخل این جهان ، همه چیز متفاوت به نظر می رسد: کهکشان ها ، ستاره ها و غیره به این اجسام fخواندنآکادمیسین A.A. Markov فرض کرد که تعداد نامحدودی از Fridmons وجود دارد و آنها می توانند کاملاً باز باشند ، یعنی آنها ورودی به دنیای خود و خروجی (ارتباط) با سایر جهانها دارند. به نظر می رسد مجموعه ای از جهان ها ، یا ، به عنوان یکی از اعضای مطبوعات آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی I.S. شکلوفسکی در یکی از آثار خود نامیده است ، - متاورس.

   ایده تعدد جهان توسط A. Guth ، یکی از نویسندگان مدل تورمی جهان بیان شد. در جهان متورم ، تشکیل "آنوریسم" (اصطلاحی از پزشکی ، به معنی بیرون زدگی دیواره رگ های خونی) از جهان مادر امکان پذیر است. به گفته این نویسنده ، ایجاد جهان کاملاً امکان پذیر است. برای انجام این کار ، باید 10 کیلوگرم ماده را فشرده کنید

   به اندازه کمتر از یک چهارادلیون جزء ذرات اولیه.

   س FORالات مربوط به خودآزمایی

   1. مدل بیگ بنگ.

   2. تحقیقات نجومی توسط E. Hubble و نقش آنها در توسعه

   کیهان شناسی مدرن

   3. یادگار ، تابش زمینه.

   4. مدل "جهان تورمی".