Utworzono: 25.10.2013 , 10010 46
„Stworzył ziemię swoją mocą, utwierdził świat swoją mądrością, a swoim rozumem rozproszył niebiosa”"
Jeremiasza 10:12
W toku rozwoju nauki wielu naukowców zaczęło szukać możliwości wykluczenia Boga ze swoich poglądów jako Pierwszej Przyczyny wszechświata. W wyniku tego powstało wiele różnych teorii dotyczących powstania wszechświata, a także pojawienia się i rozwoju organizmów żywych. Najpopularniejsze z nich to teoria „Wielkiego Wybuchu” i teoria „Ewolucji”. W procesie uzasadniania teorii Wielkiego Wybuchu powstała jedna z fundamentalnych teorii ewolucjonistów, Rozszerzający się Wszechświat. Teoria ta sugeruje, że istnieje ekspansja przestrzeni kosmicznej w skali wszechświata, która jest obserwowana ze względu na stopniowe oddzielanie się galaktyk.
Przyjrzyjmy się argumentom, którymi niektórzy naukowcy próbują udowodnić tę teorię. Ewolucyjni naukowcy, w szczególności Stephen Hawking, uważają, że rozszerzający się wszechświat jest wynikiem Wielkiego Wybuchu i że po wybuchu nastąpiła gwałtowna ekspansja wszechświata, a potem zwolniła i teraz ta ekspansja jest powolna, ale proces ten trwa . Argumentują to, mierząc prędkość innych galaktyk oddalających się od naszej galaktyki za pomocą efektu Dopplera, a także faktem, że znają prędkość w procentach, o czym Stephen Hawking mówi: „Dlatego wiemy tylko, że tempo ekspansji Wszechświata wynosi od 5 do 10% na miliard lat. (S. Hawking „The Shortest History of Time” przeł. L. Mlodinov, s. 38). Pojawiają się jednak pytania: w jaki sposób uzyskano ten odsetek oraz kto i jak przeprowadził to badanie? Stephen Hawking nie wyjaśnia tego, ale mówi to jako fakt. Po zbadaniu tego problemu otrzymaliśmy informację, że dzisiaj do pomiaru prędkości oddalających się galaktyk wykorzystuje się prawo Hubble'a, wykorzystując teorię „przesunięcie ku czerwieni”, która z kolei opiera się na efekcie Dopplera. Zobaczmy, jakie są te pojęcia:
Prawo Hubble'a jest prawem, które dotyczyprzesunięcie ku czerwieni galaktyki ich odległość w sposób liniowy. Prawo to ma postać: cz = H 0 D, gdzie z jest przesunięciem ku czerwieni galaktyki; H0 - współczynnik proporcjonalności, zwany „stałą Hubble'a”; D to odległość do galaktyki. Jednym z najważniejszych elementów prawa Hubble'a jest prędkość światła.
Przesunięcie ku czerwieni -przesunięcie linii widmowych pierwiastków chemicznych na stronę czerwoną. Uważa się, że zjawisko to może być wyrazem efektu Dopplera lub grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni lub ich kombinacji, ale najczęściej bierze się pod uwagę efekt Dopplera. Wyraża to po prostu fakt, że im dalej galaktyka, tym bardziej jej światło jest przesunięte na stronę czerwoną.
Efekt Dopplera -zmiana częstotliwości i długości fal dźwiękowych rejestrowanych przez odbiornik, spowodowana ruchem ich źródła w wyniku ruchu odbiornika. Mówiąc najprościej, im bliżej obiektu, tym większa częstotliwość fal dźwiękowych i odwrotnie, im dalej obiekt, tym niższa częstotliwość fal dźwiękowych.
Istnieje jednak wiele problemów związanych z tymi zasadami pomiaru prędkości oddalania się galaktyki. Dla prawa Hubble'a problemem jest oszacowanie „stałej Hubble'a”, gdyż oprócz prędkości oddalających się galaktyk mają one również swoją własną prędkość, co prowadzi do tego, że prawo Hubble'a jest słabo spełnione lub wcale dla obiekty znajdujące się w odległości bliższej niż 10-15 milionów lat świetlnych. Prawo Hubble'a jest również słabo spełnione dla galaktyk znajdujących się na bardzo dużych odległościach (miliardy lat świetlnych), co odpowiada przesunięciu ku czerwieni większemu niż 1. Odległości do obiektów o tak dużym przesunięciu ku czerwieni tracą swoją unikatowość, ponieważ zależą od przyjętego modelu Wszechświata i w którym są przypisane do określonego momentu. W takim przypadku jako miara odległości zwykle stosuje się tylko przesunięcie ku czerwieni. Okazuje się więc, że wyznaczenie prędkości oddalających się odległych galaktyk jest praktycznie niemożliwe i wyznacza ją jedynie model wszechświata, który badacz akceptuje. Sugeruje to, że każdy wierzy we własną subiektywną prędkość oddalających się galaktyk.
Trzeba też powiedzieć, że nie da się zmierzyć odległości do odległych galaktyk w stosunku do ich blasku lub przesunięcia ku czerwieni. Przeszkadzają temu pewne fakty, a mianowicie, że prędkość światła nie jest stała i zmienia się, a zmiany te zmierzają w kierunku spowolnienia. W1987 rok w raporcie Stanford Research Institute australijscy matematycy Trevor Norman i Barry Setterfield postulowali, że w przeszłości nastąpił duży spadek prędkości światła (B. Setterfield, The Prędkość z światło oraz ten Wiek z ten Wszechświat.). W 1987 rok Niżny Nowogród fizyk teoretyczny V.S. Troicki postulował, że z biegiem czasu nastąpił ogromny spadek prędkości światła. Dr Troitsky mówił o spadekprędkośćSvetaw10 milionraz w porównaniu do jego aktualnej wartości (V.S. Troitskii, Fizyczny Stałe oraz ewolucja z ten Wszechświat, Astrofizyka i nauka o kosmosie 139 (1987): 389-411.). W1998 rok Fizycy teoretycy Imperial College London Albrecht i Joao Mageijo również postulowali zmniejszenie prędkości światła. 15 listopada 1998 r. The London Times opublikował artykuł „Prędkość światła – najszybsza we wszechświecie – spada” ( The prędkość z światło - ten najszybszy rzecz w ten wszechświat - jest dostawanie wolniej, The London Times, listopad. 15, 1998.).W związku z tym należy powiedzieć, że wiele czynników wpływa na prędkość światła, na przykład pierwiastki chemiczne, przez które przechodzi światło, a także ich temperaturę, ponieważ światło przechodzi przez niektóre pierwiastki wolniej, a przez inne znacznie szybciej , co zostało udowodnione eksperymentalnie . Więc18 Luty1999 rokuw bardzo szanowanym (i w 100% ewolucyjnym) czasopiśmie naukowym Nature opublikowano artykuł naukowy szczegółowo opisujący eksperyment, w którymprędkośćSvetazarządzanyzmniejszaćzanim17 metrówwdaj mi sekundę,następniejestzanimniektóre60 kilometrówwgodzina.Oznacza to, że można go było obserwować jako samochód jadący ulicą. Eksperyment ten został przeprowadzony przez duńskiego fizyka Lene Howe i międzynarodowy zespół naukowców z uniwersytetów Harvard i Stanford. Przepuszczali światło przez parę sodową schłodzoną do niewiarygodnie niskich temperatur, mierzonych w nanokelwinach (czyli miliardowych częściach kelwina; jest to praktycznie zero absolutne, które z definicji wynosi -273,160C). W zależności od dokładnej temperatury oparów prędkość światła została zmniejszona do wartości w zakresie 117 km/h – 61 km/h; czyli zasadniczozanim1/20.000.000.zzwykłyprędkośćSveta(L.V. Hau, SE Harris, Nauki ścisłe Aktualności, 27 marca, s. 207, 1999).
W lipcu 2000 roku naukowcy z Instytutu Badawczego NEC w Pringston zgłosili się przyśpieszenieichSvetazanimprędkość,nadzwyczajnyprędkośćSwieta! Ich eksperyment został opublikowany w brytyjskim czasopiśmie Nature. Skierowali wiązkę lasera na szklaną komorę zawierającą opary cezu. W wyniku wymiany energii między fotonami wiązki laserowej a atomami cezu powstała wiązka, której prędkość na wyjściu z komory była większa od prędkości wiązki wejściowej. Uważa się, że światło porusza się z maksymalną prędkością w próżni, gdzie nie ma oporu, i wolniej w każdym innym medium ze względu na dodatkowy opór. Na przykład wszyscy wiemy, że światło porusza się wolniej w wodzie niż w powietrzu. W opisanym powyżej eksperymencie PromieńwyszedłzkameryZW parachcezjeszczezanimIść,Jakw pełniwszedłwją. Ta różnica była bardzo interesująca. laserPromieńprzeskoczyłana18 metrówNaprzódzIśćmiejsca,gdziemusibyłbyć. Teoretycznie można to uznać za następstwo poprzedzające przyczynę, ale nie jest to do końca prawdą. Istnieje również dziedzina naukowa zajmująca się badaniem propagacji impulsów w świetle nadświetlnym. Prawidłowa interpretacja tego badania to: prędkośćSvetazmiennyorazświatłoMócprzyśpieszyćtak jakktokolwiekinnefizycznyobiektwwszechświat w odpowiednich warunkach i odpowiednim źródle energii. Naukowcy uzyskali materię z energii bez strat; przyspieszone światło do prędkości większej niż obecnie przyjęta prędkość światła.
Stosunkowo czerwonyo przesunięciu trzeba powiedzieć, że nikt nie jest w stanie dokładnie określić przyczyny pojawienia się przesunięcia ku czerwieni i ile razy światło jest załamywane, docierając do ziemi, a to z kolei stanowi podstawę do pomiaru odległości za pomocą absurdu przesunięcia ku czerwieni . Ponadto zmiana prędkości światła obala wszystkie dotychczasowe założenia dotyczące odległości do odległych galaktyk i wyrównuje metodę pomiaru tej odległości za pomocą przesunięcia ku czerwieni. Trzeba też powiedzieć, że zastosowanie efektu Dopplera do światła jest czysto teoretyczne, a biorąc pod uwagę, że zmienia się prędkość światła, czyni to podwójnie trudnym zastosowanie tego efektu do światła. Wszystko to sugeruje, że metoda określania odległości do odległych galaktyk poprzez przesunięcie ku czerwieni, a nawet więcej argumentacja to, że wszechświat się rozszerza, jest po prostu nienaukowe i mistyfikacja. Zastanówmy się, nawet jeśli znamy prędkość oddalania się galaktyk, nie można powiedzieć, że ma miejsce rozszerzanie się przestrzeni wszechświata. Nikt nie może powiedzieć, czy taka ekspansja w ogóle zachodzi. Ruch planet i galaktyk we wszechświecie nie wskazuje na zmianę samej przestrzeni, ale zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu przestrzeń pojawiła się w wyniku Wielkiego Wybuchu i rozszerza się. To stwierdzenie nie jest naukowe, ponieważ nikt nie znalazł krawędzi wszechświata, a tym bardziej nie zmierzył do niego odległości.
Badając teorię „Wielkiego Wybuchu” natykamy się na inne niezbadane i nieudowodnione zjawisko, ale o którym mówi się jako o fakcie, a mianowicie o „czarną materię”. Zobaczmy, co mówi na ten temat Stephen Hawking: „Nasza i inne galaktyki powinny zawierać dużą ilość jakiejś „ciemnej materii”, której nie możemy bezpośrednio obserwować, ale której istnienie znamy dzięki jej grawitacyjnemu wpływowi na orbity gwiazd w galaktykach . Być może najlepszy dowód na istnienie ciemnej materii pochodzi z orbit gwiazd na obrzeżach galaktyk spiralnych, takich jak Droga Mleczna. Te gwiazdy krążą wokół swoich galaktyk zbyt szybko, aby mogły być utrzymywane na orbicie jedynie przez grawitację widocznych gwiazd galaktyki.”(S. Hawking „The Shortest History of Time” przeł. L. Mlodinov, s. 38).Chcemy podkreślić, że o „czarnej materii” mówi się następująco: „której bezpośrednio nie możemy obserwować”, oznacza to, że nie ma faktów istnienia tej materii, ale niezrozumiałe dla ewolucjonistów zachowanie galaktyk we wszechświecie, sprawia, że wierzą w istnienie czegoś, ale nie wiedzą co.Ciekawe jest również stwierdzenie: „w rzeczywistości ilość ciemnej materiiwe wszechświecie znacznie przewyższa ilość zwykłej materii". To stwierdzenie mówi o ilości „ciemnej materii”, ale pojawia się pytanie, w jaki sposób i jaką metodą tę ilość ustalono w warunkach, w których nie można zaobserwować i zbadać tej „materii”? Można powiedzieć, że nikt nie wie, co zostało zrobione i ile to zostało uzyskane, nie jest jasne, w jaki sposób. Fakt, że naukowcy nie rozumieją, w jaki sposób gwiazdy galaktyk spiralnych pozostają na swojej orbicie z dużą prędkością, nie oznacza istnienia upiornej „materii”, której nikt nie widział i nie mógł bezpośrednio obserwować.
Współczesna nauka jest w niekorzystnej sytuacji, jeśli chodzi o jej fantazje o wielkim wybuchu. Tak więc podsumowując w swoich rozważaniach na temat istnienia różnych materii, Stephen Hawking stwierdza: „Nie można jednak wykluczyć istnienia innych, nieznanych nam jeszcze form materii, rozmieszczonych niemal równomiernie w całym Wszechświecie, które mogłyby zwiększać jego średnią gęstość. . Na przykład istnieją cząstki elementarne zwane neutrinami, które bardzo słabo oddziałują z materią i są niezwykle trudne do wykrycia”.(S. Hawking „Najkrótsza historia czasu” przeł. L. Mlodinov, s. 38). To pokazuje, jak bezradna jest współczesna nauka, próbując udowodnić, że wszechświat powstał sam bez Stwórcy. Jeśli cząstki nie zostaną znalezione, nie można na tym opierać argumentów naukowych, ponieważ prawdopodobieństwo, że inne formy materii nie istnieją, jest większe niż prawdopodobieństwo ich istnienia.
Tak czy inaczej, ruch galaktyk, planet i innych ciał kosmicznych nie wskazuje na rozszerzanie się przestrzeni wszechświata, ponieważ taki ruch nie ma nic wspólnego z definicją rozszerzania się przestrzeni. Na przykład, jeśli w tym samym pokoju są dwie osoby i jedna oddala się od drugiej, to nie oznacza to, że pokój się powiększa, ale że jest przestrzeń, w której można się poruszać. Podobnie w tej sytuacji następuje ruch galaktyk w przestrzeni kosmicznej, ale nie oznacza to zmiany w przestrzeni kosmicznej. Absolutnie niemożliwe jest również udowodnienie, że najbardziej odległe galaktyki znajdują się na obrzeżach Wszechświata i nie ma za nimi innych, a to z kolei sugeruje, że krawędzi Wszechświata nie znaleziono.
Mamy więc wszystkie fakty, aby twierdzić, że nie ma do tej pory dowodów na rozszerzanie się wszechświata, a to z kolei potwierdza niespójność teorii „Wielkiego Wybuchu”.
Gdzie rozszerza się wszechświat?
Myślę, że wszyscy już to słyszeli Wszechświat się rozszerza,
i często wyobrażamy sobie ją jako ogromną kulę wypełnioną galaktykami i mgławicami, która wzrasta z jakiegoś mniejszego stanu, a myśl wkrada się w to na początku czasu Wszechświat
był ogólnie przygwożdżony.
Wtedy pojawia się pytanie, co się kryje granica , oraz gdzie wszechświat się rozszerza ? Ale jaki jest limit? Jest Wszechświat nie bez końca? Spróbujmy jednak to rozgryźć.
Ekspansja Wszechświata i sfery Hubble'a
Wyobraźmy sobie, że obserwujemy w superogromnym teleskopie, w którym można zobaczyć wszystko w Wszechświat
. Rozszerza się, a jego galaktyki oddalają się od nas. Co więcej, im bardziej są względem nas przestrzennie, tym szybciej galaktyki się oddalają. Spójrzmy dalej i dalej. I w pewnej odległości okazuje się, że wszystkie ciała oddalają się względem nas z prędkością światła. W ten sposób powstaje kula, która nazywa się Kula Hubble'a
. Teraz jest trochę mniej 14 miliardów lat świetlnych
, a wszystko poza nim leci szybciej niż światło względem nas. Wydawałoby się, że jest to sprzeczne Teorie względności
ponieważ prędkość nie może przekroczyć prędkości światła. Ale nie, bo tutaj nie mówimy o prędkości samych obiektów, ale o prędkości ekspansja przestrzeni
. Ale to jest zupełnie inne i może to być wszystko.
Ale możemy spojrzeć dalej. W pewnej odległości obiekty oddalają się tak szybko, że w ogóle ich nie zobaczymy. Fotony emitowane w naszym kierunku po prostu nigdy nie dotrą do Ziemi. Są jak osoba idąca wbrew ruchowi schodów ruchomych. Zostanie cofnięty przez szybko rozszerzającą się przestrzeń. Granica, na której to się dzieje, nazywa się Horyzont cząstek
. Teraz przed nim o 46,5 miliarda lat świetlnych
. Ta odległość wzrasta Wszechświat się rozszerza
. To jest tak zwana granica obserwowalny wszechświat
. A wszystkiego poza tą granicą nigdy nie zobaczymy.
A oto najciekawsza rzecz. A co z nią? Może to jest odpowiedź na pytanie? Okazuje się, że wszystko jest bardzo prozaiczne. W rzeczywistości nie ma granic. I tam te same galaktyki, gwiazdy i planety ciągną się przez miliardy i miliardy kilometrów.
Ale jak?! Jak to się stało?!
Centrum ekspansji Wszechświata i horyzont cząstek
Tylko Wszechświat
rozbija się całkiem sprytnie. Dzieje się tak w każdym punkcie przestrzeni w ten sam sposób. Jakbyśmy wzięli siatkę współrzędnych i zwiększyli jej skalę. Na tej podstawie wydaje się, że wszystkie galaktyki oddalają się od nas. Ale jeśli przeniesiesz się do innej Galaktyki, zobaczymy ten sam obraz. Teraz wszystkie obiekty odsuną się od niego. Oznacza to, że w każdym punkcie przestrzeni będzie się wydawać, że jesteśmy w centrum ekspansji
. Chociaż nie ma centrum.
Więc jeśli zbliżymy się do Horyzont cząstek
, sąsiednie galaktyki nie odlecą od nas szybciej niż prędkość światła. W sumie Horyzont cząstek
przenieś się z nami, a znowu będzie bardzo daleko. W związku z tym granice się przesuną obserwowalny wszechświat
i zobaczymy nowe galaktyki, wcześniej niedostępne dla obserwacji. A tę operację można wykonywać w nieskończoność. Możesz przesuwać się do horyzontu cząstek raz za razem, ale wtedy on się przesunie, otwierając przed twoim spojrzeniem nowe perspektywy. Wszechświat
. Oznacza to, że nigdy nie dotrzemy do jego granic i okazuje się, że Wszechświat
i prawda nieskończony
. Cóż, tylko obserwowana jej część ma granice.
Coś podobnego dzieje się z glob
. Wydaje nam się, że horyzont jest granicą powierzchni ziemi, ale gdy tylko do tego punktu dojdziemy, okazuje się, że granicy nie ma. Na Wszechświat
nie ma granicy, poza którą nie ma czas, przestrzeń
czy coś takiego. Właśnie tutaj się natykamy nieskończoność
co jest dla nas niezwykłe. Ale możesz to powiedzieć Wszechświat
zawsze był nieskończony i rozciąga się, pozostając nieskończonym. Może to zrobić, ponieważ przestrzeń nie ma najmniejszej cząstki. Może rozciągać się tak długo, jak chcesz. Wszechświat do ekspansji nie potrzebuje granic i obszarów do ekspansji. Więc to po prostu nigdzie nie istnieje.
Więc czekaj, jak Wielki Wybuch ?! Czy wszystko, co istnieje w kosmosie, nie zostało skompresowane w jedną malutką kropkę?!
Nie! Został skompresowany tylko w kropkę obserwowalna granica wszechświata
. A całość jako całość nigdy nie miała granic. Aby to zrozumieć, wyobraźmy sobie wszechświat
miliardowych części sekundy po , kiedy obserwowana jej część była wielkości piłki do koszykówki. Nawet wtedy możemy przenieść się do Horyzont cząstek
i wszystko widoczne Wszechświat
przesuną się. Możemy to robić tyle razy, ile chcemy i okazuje się, że Wszechświat
naprawdę nieskończony
.
I możemy zrobić to samo wcześniej. W ten sposób, cofając się w czasie, znajdziemy się bliżej wielki wybuch
. Ale jednocześnie za każdym razem to odkryjemy Wszechświat jest nieskończony
w każdym okresie czasu! Nawet w momencie Wielkiego Wybuchu! I okazuje się, że wydarzyło się to nie w jakimś konkretnym punkcie, ale wszędzie, w każdym punkcie nieskończonego Kosmosu.
To jednak tylko teoria. Tak, dość konsekwentnie i logicznie, ale nie bez wad.
W jakim stanie znajdowała się w tej chwili substancja? wielki wybuch ? Co wydarzyło się wcześniej i dlaczego w ogóle się to wydarzyło? Jak dotąd nie ma jednoznacznych odpowiedzi na te pytania. Ale świat nauki nie stoi w miejscu, a może nawet my staniemy się naocznymi świadkami rozwiązania tych tajemnic.
Gwiaździste niebo nad głową od dawna jest dla człowieka symbolem wieczności. Dopiero w New Age ludzie zdali sobie sprawę, że „nieruchome” gwiazdy rzeczywiście poruszają się z wielką prędkością. W dwudziestym wieku ludzkość przyzwyczaiła się do jeszcze dziwniejszego faktu: odległości między systemami gwiezdnymi - galaktykami, niepołączonymi ze sobą grawitacyjnie, stale rosną.
I nie chodzi tu o naturę galaktyk: sam Wszechświat się rozszerza! Nauki przyrodnicze musiały rozstać się z jedną ze swoich podstawowych zasad: na tym świecie wszystko się zmienia, ale świat jako całość jest zawsze taki sam. Można to uznać za najważniejsze wydarzenie naukowe XX wieku.
Wszystko zaczęło się, gdy Albert Einstein stworzył ogólną teorię względności. Jej lekcje opisują podstawowe właściwości materii, przestrzeni i czasu. („względny” po łacinie brzmi jak relativus, więc teorie oparte na teorii względności Einsteina nazywane są relatywistycznymi).
Stosując swoją teorię do Wszechświata jako całości, Einstein odkrył, że takie rozwiązanie, które odpowiadałoby Wszechświatowi, który nie zmienia się w czasie, nie działa. To nie zadowoliło wielkiego naukowca.
Aby uzyskać stacjonarne rozwiązanie swoich równań, Einstein wprowadził do nich dodatkowy wyraz - tak zwany wyraz lambda. Jednak jak dotąd nikomu nie udało się znaleźć żadnego fizycznego uzasadnienia dla tego dodatkowego terminu.
Na początku lat dwudziestych radziecki matematyk A. A. Fridman rozwiązał równania ogólnej teorii względności dla wszechświata bez narzucania warunków stacjonarności. Udowodnił, że wszechświat może mieć dwa stany: świat rozszerzający się i świat kurczący się. Równania uzyskane przez Friedmana służą do opisu ewolucji Wszechświata w chwili obecnej.
Wszystkie te teoretyczne argumenty nie były w żaden sposób łączone przez naukowców ze światem rzeczywistym, aż w 1929 roku amerykański astronom Edwin Hubble potwierdził ekspansję widzialnej części Wszechświata. Wykorzystał do tego efekt Dopplera. Linie w widmie poruszającego się źródła są przesunięte o wielkość proporcjonalną do prędkości jego zbliżania się lub oddalania, więc prędkość galaktyki zawsze można obliczyć na podstawie zmiany położenia jej linii widmowych.
Nawet w drugiej dekadzie XX wieku. Amerykański astronom Westo Slifer, badając widma kilku galaktyk, zauważył, że większość z nich ma linie widmowe przesunięte ku czerwieni. Oznaczało to, że oddalali się od naszej Galaktyki z prędkością setek kilometrów na sekundę.
Hubble określił odległość do niewielkiej liczby galaktyk i ich prędkość. Z jego obserwacji wynikało, że im dalej galaktyka znajduje się, tym szybciej się od nas oddala. Prawo, zgodnie z którym prędkość usuwania jest proporcjonalna do odległości, nazywa się prawem Hubble'a.
Czy to oznacza, że nasza Galaktyka jest centrum, z którego pochodzi ekspansja? Z punktu widzenia astronomów jest to niemożliwe. Obserwator w dowolnym miejscu we wszechświecie powinien zobaczyć ten sam obraz: wszystkie galaktyki miałyby przesunięcia ku czerwieni proporcjonalne do ich odległości. Sama przestrzeń wydaje się nadmuchana.
Wszechświat się rozszerza, ale nie ma centrum ekspansji: skądkolwiek wzór ekspansji będzie wyglądał tak samo.
Jeśli narysujesz galaktyki na balonie i zaczniesz go nadmuchiwać, to odległości między nimi wzrosną, a im szybciej, tym dalej są od siebie, a jedyną różnicą jest to, że narysowane galaktyki same powiększają się, podczas gdy prawdziwe układy gwiezdne są wszędzie we Wszechświecie zachowują swoją objętość. Dzieje się tak, ponieważ tworzące je gwiazdy są połączone siłami grawitacyjnymi.
Fakt ciągłej ekspansji Wszechświata jest mocno ugruntowany. Najbardziej odległe znane galaktyki i kwazary mają tak duże przesunięcie ku czerwieni, że długości fal wszystkich linii w widmach okazują się być 5-6 razy dłuższe niż w przypadku pobliskich źródeł!
Ale jeśli wszechświat się rozszerza, to dzisiaj widzimy go inaczej niż w przeszłości. Miliardy lat temu galaktyki były znacznie bliżej siebie. Jeszcze wcześniej pojedyncze galaktyki po prostu nie mogły istnieć, a jeszcze bliżej początku ekspansji nie mogło być nawet gwiazd. Ta epoka - początek ekspansji Wszechświata - jest od nas odległa o 12-15 miliardów lat.
Szacunki dotyczące wieku galaktyk są wciąż zbyt przybliżone, aby móc je udoskonalić. Ale niezawodnie ustalono, że najstarsze gwiazdy różnych galaktyk są w przybliżeniu w tym samym wieku. W konsekwencji większość układów gwiazdowych powstała w okresie, gdy gęstość materii we Wszechświecie była znacznie wyższa niż obecnie.
Na początkowym etapie cała istota Wszechświata miała tak dużą gęstość, że nawet nie można było jej sobie wyobrazić. Ideę ekspansji Wszechświata ze stanu supergęstego przedstawił w 1927 roku belgijski astronom Georges Lemaitre, a propozycję, że pierwotna substancja była bardzo gorąca, po raz pierwszy zaproponował w 1946 roku Georgy Antonovich Gamow. potwierdzone odkryciem tzw. promieniowania reliktowego. Pozostał jako echo szybkich narodzin Wszechświata, które często nazywa się Wielkim Wybuchem. Ale pozostaje wiele pytań. Co doprowadziło do powstania obserwowanego obecnie Wszechświata, do początku Wybuchu? Dlaczego przestrzeń ma trzy wymiary, a czas jeden? Jak obiekty stacjonarne – gwiazdy i galaktyki – mogły pojawić się w szybko rozszerzającym się Wszechświecie? Co wydarzyło się przed Wielkim Wybuchem? Współcześni astronomowie i fizycy pracują nad poszukiwaniem odpowiedzi na te i inne pytania.
Wszechświat się rozszerza. Ale w pewnym sensie ekspansja nie została jeszcze bezpośrednio zauważona: teoretycy budują różne modele, aby ją opisać, ale nie widzimy, jak obiekty kosmiczne w czasie rzeczywistym posuwają się coraz dalej.
Istnieje potrzeba znacznej poprawy dokładności obserwacji, a przy obecnej technologii będziemy musieli poczekać sto lat, a co najmniej dekadę na zgromadzenie danych ilustrujących ten proces.
Aby zbudować model, który demonstruje rozszerzanie się wszechświata, zwykle porównuje się rozszerzający się wszechświat z nadmuchiwanym balonem. Jednocześnie zakładamy, że cały „obszar obserwacji” jest dla nas dostępny w całości i w jednej chwili. W rzeczywistości im bardziej odległą galaktykę obserwujemy, tym dłużej trwa docieranie jej światła do siatkówki oka. W konsekwencji w momencie emisji tego światła galaktyka niejako znajdowała się na powierzchni „mniej napompowanej” kuli. Najbardziej odległe galaktyki, które obserwujemy, są widoczne w czasie, gdy „kula” była bardzo mała. Tak więc, ze względu na skończoność prędkości światła, widzimy mocno zniekształcony obraz otaczającego nas świata.
Cechą tego modelu rozszerzającego się Wszechświata jest jakby „widok z zewnątrz”. Wydaje się, że patrzymy z „dodatkowego” wymiaru, a na dodatek widzimy wszystko naraz, obserwując procesy według jednego „zegara kosmicznego”, czyli przemierzamy jednocześnie cały Wszechświat, otrzymując informacje z nieskończoną prędkością . Ten „pogląd Boży” jest niedostępny dla zwykłego obserwatora.
Jesteśmy na Ziemi, we Wszechświecie. Sygnały docierają do nas ze skończoną prędkością – z prędkością światła. Dlatego widzimy odległe obiekty takimi, jakimi były w odległej przeszłości. W astronomii przesunięcie ku czerwieni to przesunięcie ku czerwieni widma. Zjawisko to może być wyrazem efektu Dopplera, grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni lub ich kombinacji. Zarówno kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni spowodowane rozszerzaniem się przestrzeni Wszechświata, jak i przesunięcie ku czerwieni (lub fioletu) związane z efektem Dopplera na skutek ruchu właściwego galaktyk przyczyniają się do przesunięcia linii w widmach galaktyk.
Po odkryciu przesunięcia ku czerwieni w widmach odległych galaktyk zasugerowano, że jest to spowodowane czymś w rodzaju „zmęczenia długimi podróżami”: jakiś nieznany proces powoduje, że fotony tracą energię, gdy oddalają się od źródła światła, a zatem „rumienią się”. .
Ale ta hipoteza nie jest zgodna z obserwacjami. Na przykład, gdy gwiazda eksploduje jako supernowa, rozbłyska, a następnie gaśnie. Supernowe typu 1a, które są wykorzystywane do określania odległości do galaktyk, mają czas wymarcia około dwóch tygodni. W tym czasie emitowana jest pewna liczba fotonów. Hipoteza „zmęczenia” mówi, że podczas podróży stracą energię, ale obserwator nadal będzie widział strumień fotonów trwający dwa tygodnie. W rozszerzającej się przestrzeni nie tylko same fotony są „rozciągane” (dzięki czemu tracą energię), ale także ich strumień. Dlatego aby wszystkie z nich „dostały się” na Ziemię, potrzeba ponad dwóch tygodni.
W kosmologii istnieją dwa problemy z odległością: wszystko jest bardzo od siebie oddalone i porusza się szybko. Dopóki światło nie dotrze do obserwatora ze źródła, ich odległość zmieni się dramatycznie. Jednocześnie odległość do obiektów „w tej chwili” nie może być bezpośrednio zmierzona, ponieważ procedura ta zajmuje skończony (i ogólnie mówiąc dość duży) czas związany z propagacją sygnału: po prostu nie widzimy odległych obiektów tak, jak są chwili. To wszystko komplikuje, bo korzystając z codziennych doświadczeń, jesteśmy przyzwyczajeni do wyobrażania sobie wszystkiego „tak, jak jest teraz”. W kosmologii odległości i prędkości „teraz” możemy obliczyć tylko w ramach pewnego modelu lub uzyskać je „okrężną drogą”, ale nie za pomocą nowoczesnych metod obserwacji.
Gdy wszechświat się rozszerza, jego obserwowalny obszar ma teraz promień ponad 14 miliardów lat świetlnych. W miarę przemieszczania się światła przestrzeń, którą przemierza, rozszerza się. Zanim do nas dotrze, odległość do galaktyki, która go wyemitowała, jest większa niż tylko obliczona na podstawie czasu „podróży” fotonu (około dwóch).
Wiele osób pamięta wydarzenia z wczoraj lepiej niż przedwczoraj, ale w ogóle nie pamiętają sprzed tygodnia. Ale jaśnieją dla nich niektóre wspomnienia z dzieciństwa i młodości, jakby to wszystko wydarzyło się wczoraj. Jeśli weźmiemy galaktykę taką jak nasza, okaże się, że do pewnej odległości (a patrząc na odległe obiekty patrzymy w przeszłość!) będzie wyglądać coraz mniej. Ale potem - cud! - widoczny rozmiar zacznie się powiększać. Dzieje się tak, ponieważ światło obserwowalnej galaktyki zostało wyemitowane we wczesnym wieku wszechświata, kiedy byliśmy znacznie bliżej. W związku z tym odległość kątowa do odległych obiektów zmienia się w ten sam dziwaczny sposób. Kąt między promieniami światła nie zmienia się podczas propagacji w „płaskim” wszechświecie. Dlatego odległość kątowa do obiektu kosmicznego zależy tylko od tego, jak daleko znajdował się w momencie emisji.
Odległość wewnętrzna to odległość fizyczna między obiektami. Zmienia się wraz z ekspansją wszechświata. Odległość, o której zwykle mówi się we wszystkich artykułach newsowych, jest równa drodze światła przebytej od źródła od momentu emisji. Jest w przybliżeniu równy własnemu na stosunkowo małych odległościach, gdzie Wszechświat nie rozszerzył się zauważalnie podczas propagacji sygnału. Towarzyszące współrzędne są powiązane z siatką współrzędnych, która rozszerza się wraz z rozszerzaniem się wszechświata. W stosunku do niego położenie obiektów pozostaje niezmienione, a właściwe odległości między nimi rosną wraz ze zmianą współczynnika skali. Ważne jest, aby odległość kątowa była równa właściwej odległości w momencie emisji promieniowania.
Do tej pory horyzont wznosił się jako „linia, w której ziemia spotyka się z niebem”. W miarę jak poprawiały się nasze wyobrażenia o Wszechświecie, w leksykonie naukowców zaczęły pojawiać się coraz to nowe „horyzonty”, do których nie można dotrzeć (choćby dlatego, że maksymalna możliwa prędkość w naszym świecie jest ograniczona prędkością światła). Horyzont cząstek to rozszerzająca się sfera, której promień wyznacza odległość do najdalszego źródła, w zasadzie obserwowanego w danej chwili (mówimy o właściwej odległości do obiektu w momencie otrzymania fotonu , a nie w momencie emisji). Taki horyzont nie może być zdefiniowany jako prędkość światła pomnożona przez czas po rozpoczęciu ekspansji, ponieważ kiedy foton leci, wszechświat się rozszerza. Ale jeśli mówimy o cząstkach jako galaktykach, które powstały w pewnym niezbyt wczesnym momencie ewolucji wszechświata, to taki horyzont będzie również w przyspieszających modelach. Istnieje również w naszym wszechświecie. Odległość do horyzontu zdarzeń to odległość (w chwili obecnej) do cząstki, do której może dotrzeć nasz sygnał świetlny wysłany w tej chwili. Obserwujemy galaktyki z przesunięciem ku czerwieni około 1,8. Światło z takich galaktyk potrzebuje 10 miliardów lat, aby do nas dotrzeć.
W momencie emisji były oddalone od nas o 5,7 miliarda lat świetlnych (własna odległość w momencie emisji). Teraz znajdują się w odległości 16,1 miliarda lat świetlnych (w tej chwili jest to ich własna odległość), a sygnał, który im wysłaliśmy, nigdy do nich nie dotrze, chyba że dynamika Wszechświata zasadniczo zmieni się w przyszłości. I odwrotnie, nigdy nie zobaczymy wydarzeń, które mają w nich teraz miejsce.
Okazuje się, że odległość do horyzontu zdarzeń odpowiada w tej chwili odległości do takich galaktyk, ale teraz widzimy je takimi, jakimi były w odległej przeszłości! W tym sensie nie zobaczymy horyzontu zdarzeń, ale możemy powiedzieć, że jego pozycja odpowiada aktualnemu położeniu galaktyk, które obserwujemy przy przesunięciu ku czerwieni 1,8. Zgodnie z prawem Hubble'a tempo usuwania odległych obiektów jest wprost proporcjonalne do ich odległości. Mówimy tu o tempie zmiany własnego dystansu w chwili obecnej.
Odległość, przy której prędkość oddalania jest równa prędkości światła, nazywana jest „sferą Hubble'a”. Istnieją źródła, które zarówno w chwili promieniowania, jak iw chwili obecnej są poza jego granicami, to znaczy ich prędkość ucieczki jest wyższa od światła zarówno wtedy, jak i teraz.
W obecnym modelu kosmologicznym (z udziałem ciemnej energii około 70%) wszystkie obserwowane źródła z przesunięciem ku czerwieni większym niż około 1,5 oddalają się od nas z prędkością większą niż prędkość światła. Oznacza to, że względne prędkości punktów znajdujących się w dużych odległościach od siebie nie są ograniczone prędkościami światła.
W hipotetycznym stacjonarnym wszechświecie o pochodzeniu czasowym horyzont cząstek jest kulą rozszerzającą się z prędkością światła. Jeśli 5 miliardów lat po „stworzeniu” tego świata w którejkolwiek z galaktyk pojawi się obserwator, to dla niego ten horyzont cząstek okaże się kulą o promieniu 5 miliardów lat świetlnych. Za kolejny miliard lat jego promień wyniesie 6 miliardów lat świetlnych i tak dalej.
Wyobraź sobie pierwszy foton wyemitowany w „momencie zerowym”. Do jego prędkości ruchu, równej prędkości światła, dodaje się prędkość rozszerzania się przestrzeni. W czasie istnienia Wszechświata foton ten oddalił się od miejsca swojej emisji na odległość 46 miliardów lat świetlnych (około 13,7 miliarda lat świetlnych przeleciał "samodzielnie", reszta - ze względu na ekspansję Wszechświata) . Tak więc bez uwzględnienia tempa ekspansji pokonanie takiej odległości zajęłoby 46 miliardów lat. Promieniowanie reliktowe powstało, gdy Wszechświat miał 380 tysięcy lat. Towarzyszące temu przesunięcie ku czerwieni wynosi 1089. Obecnie właściwa odległość od źródła, które wyemitowało to promieniowanie, wynosi prawie 46 miliardów lat świetlnych.
Obserwator widzi tylko skończoną część swojego świata. Nie jest nam dane wiedzieć, jak wygląda Wszechświat poza obecnym horyzontem cząstek. Jeśli przestrzeń będzie się rozszerzać z przyspieszeniem, to w dowolnie odległej przyszłości niemożliwe będzie sprawdzenie, jak Wszechświat wygląda poza horyzontem cząstek. A nasze teleskopy nie mogą „zaglądać” w epokę, kiedy przestrzeń kosmiczna była wypełniona plazmą i nie zawierała wolnych fotonów.
Na podstawie materiału Siergieja Popowa i Aleksieja Toporenskiego przygotowanego przez Siergieja Ryaboszapko, Samara
DO GŁÓWNEJ
W historii wiedzy o otaczającym nas świecie wyraźnie widać ogólny kierunek - stopniowe rozpoznawanie niewyczerpalności natury, jej nieskończoności pod każdym względem. Wszechświat jest nieskończony w przestrzeni i czasie, a jeśli odrzucimy poglądy I. Newtona o „pierwszym pchnięciu”, to ten rodzaj światopoglądu można uznać za dość materialistyczny. Wszechświat Newtona twierdził, że przestrzeń jest zbiornikiem wszystkich ciał niebieskich, z ruchem i masą, z którymi nie jest w żaden sposób połączona; Wszechświat jest zawsze taki sam, tj. nieruchomy, chociaż nieustannie ma miejsce w nim śmierć i narodziny światów.
Wydawałoby się, że niebo kosmologii newtonowskiej zapowiadało się bezchmurnie. Wkrótce jednak miało się zaobserwować coś przeciwnego. W XIX wieku Odkryto trzy sprzeczności, które sformułowano w postaci trzech paradoksów, zwanych kosmologicznymi. Wydawali się podważać pojęcie nieskończoności wszechświata.
paradoks fotometryczny. Jeśli Wszechświat jest nieskończony, a gwiazdy są w nim równomiernie rozmieszczone, to w każdym kierunku powinniśmy widzieć jakąś gwiazdę. W tym przypadku tło nieba byłoby olśniewająco jasne, jak Słońce.
paradoks grawitacyjny. Jeśli Wszechświat jest nieskończony, a gwiazdy równomiernie zajmują jego przestrzeń, to siła grawitacyjna w każdym z jego punktów powinna być nieskończenie duża, a zatem względne przyspieszenia ciał kosmicznych również byłyby nieskończenie duże, co, jak wiadomo, nie jest .
paradoks termodynamiczny. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki wszystkie procesy fizyczne we Wszechświecie ostatecznie sprowadzają się do uwolnienia ciepła, które jest nieodwracalnie rozpraszane w przestrzeni świata. Prędzej czy później wszystkie ciała ostygną do temperatury zera absolutnego, ruch ustanie i „śmierć termiczna” nadejdzie na zawsze. Wszechświat miał początek i czeka go nieunikniony koniec.
Pierwsza ćwierć XX wieku przeszedł w niespokojnym oczekiwaniu na rozwiązanie. Oczywiście nikt nie chciał zaprzeczyć nieskończoności Wszechświata, ale z drugiej strony nikomu nie udało się wyeliminować kosmologicznych paradoksów stacjonarnego Wszechświata. Dopiero geniusz Alberta Einsteina wniósł nowy nurt do kosmologicznych sporów.
Klasyczna fizyka newtonowska, jak już wspomniano, uważała przestrzeń za zbiornik ciał. Według Newtona nie mogło zaistnieć żadna interakcja między ciałami a przestrzenią.
W 1916 r. A. Einstein opublikował podstawy ogólnej teorii względności. Jedną z jej głównych idei jest to, że ciała materialne, zwłaszcza duże masy, wyraźnie zakrzywiają przestrzeń. Z tego powodu np. wiązka światła przechodząca w pobliżu Słońca zmienia swój pierwotny kierunek.
Wyobraźmy sobie teraz, że w całej obserwowanej przez nas części Wszechświata materia jest równomiernie „rozmazana” w przestrzeni iw dowolnym jej punkcie działają te same prawa. Przy określonej średniej gęstości materii kosmicznej wybrana ograniczona część Wszechświata nie tylko zagina przestrzeń, ale
nawet zamknąć go „na sobie”. Wszechświat (a dokładniej jego wybrana część) zamieni się w zamknięty świat przypominający zwykłą sferę. Ale tylko będzie to czterowymiarowa sfera, czyli hipersfera, której my, istoty trójwymiarowe, nie jesteśmy w stanie sobie wyobrazić. Jednak myśląc przez analogię, możemy łatwo zrozumieć niektóre właściwości hipersfery. Podobnie jak zwykła kula, ma skończoną objętość zawierającą skończoną masę materii. Jeśli lecisz w przestrzeni świata cały czas w jednym kierunku, to po określonej liczbie miliardów lat możesz dotrzeć do punktu wyjścia.
Ideę możliwości zamknięcia Wszechświata po raz pierwszy wyraził A. Einstein. W 1922 sowiecki matematyk A. A. Fridman udowodnił, że „zamknięty wszechświat” Einsteina nie może być statyczny. W każdym razie jego przestrzeń rozszerza się lub kurczy wraz z całą zawartością.
W 1929 roku amerykański astronom E. Hubble odkrył niezwykły wzór: linie w widmach ogromnej większości galaktyk są przesunięte do czerwonego końca, a przesunięcie ciał jest tym większe, im dalej galaktyka jest od nas. To interesujące zjawisko nazywa się przesunięciem ku czerwieni. Wyjaśniając przesunięcie ku czerwieni efektem Dopplera, czyli poprzez zmianę długości fali światła na skutek ruchu źródła, naukowcy doszli do wniosku, że odległość między naszą a innymi galaktykami stale się zwiększa. Oczywiście galaktyki nie rozpraszają się we wszystkich kierunkach od naszej Galaktyki, która nie zajmuje żadnej szczególnej pozycji w Metagalaktyce, ale następuje wzajemne usuwanie wszystkich galaktyk. Oznacza to, że obserwator znajdujący się w dowolnej galaktyce mógłby, tak jak my, wykryć przesunięcie ku czerwieni, wydawałoby mu się, że wszystkie galaktyki się od niego oddalają. Zatem metagalaktyka jest niestacjonarna. Odkrycie ekspansji metagalaktyki wskazuje, że w przeszłości metagalaktyka nie była taka sama jak obecnie, a będzie inna w przyszłości, tj. metagalaktyka ewoluuje.
Oddalające się prędkości galaktyk są określane na podstawie przesunięcia ku czerwieni. W wielu galaktykach są one bardzo duże, współmierne do prędkości światła. Najwyższe prędkości, czasami przekraczające
250 tys. km / s mają niektóre kwazary, które uważane są za najbardziej odległe od nas obiekty metagalaktyki.
Prawo, zgodnie z którym przesunięcie ku czerwieni (a tym samym prędkość usuwania galaktyk) wzrasta proporcjonalnie do odległości od galaktyk (prawo Hubble'a) można zapisać jako: v - Hr, gdzie v jest prędkością radialną galaktyki; r - odległość do niego; H jest stałą Hubble'a. Według współczesnych szacunków wartość H mieści się w granicach:
W konsekwencji obserwowane tempo ekspansji metagalaktyki jest takie, że galaktyki oddzielone odległością 1 Mpc (3 10 19 km) oddalają się od siebie z prędkością od 50 do 100 km/s. Jeśli znane jest tempo oddalania się galaktyki, można obliczyć odległość do odległych galaktyk.
Żyjemy więc w rozwijającej się metagalaktyce. Zjawisko to ma swoje własne cechy. Ekspansja Metagalaktyki przejawia się jedynie na poziomie gromad i supergromad galaktyk, czyli układów, których elementami są galaktyki. Inną cechą ekspansji metagalaktyki jest brak centrum, z którego galaktyki się rozpraszają.
Ekspansja metagalaktyki jest obecnie najbardziej majestatycznym zjawiskiem naturalnym. Jego prawidłowa interpretacja ma wyjątkowo duże znaczenie ideologiczne. To nie przypadek, że zasadnicza różnica między poglądami filozoficznymi naukowców została ostro zamanifestowana w wyjaśnieniu przyczyny tego zjawiska. Niektórzy z nich, utożsamiając Metagalaktykę z całym Wszechświatem, próbują udowodnić, że ekspansja Metagalaktyki potwierdza wyznawców o nadprzyrodzonym, boskim pochodzeniu Wszechświata. Jednak we wszechświecie znane są naturalne procesy, które mogły spowodować obserwowaną ekspansję w przeszłości. Najprawdopodobniej są to eksplozje. Ich skala uderza nas nawet podczas badania poszczególnych typów galaktyk. Można sobie wyobrazić, że ekspansja metagalaktyki
zaczęło się również od zjawiska przypominającego kolosalną eksplozję materii o ogromnej temperaturze i gęstości.
Ponieważ Wszechświat się rozszerza, naturalne jest myślenie, że kiedyś był mniejszy i że kiedyś cała przestrzeń została skompresowana do supergęstego punktu materialnego. Był to moment tzw. osobliwości, której nie da się opisać równaniami współczesnej fizyki. Z niewiadomych przyczyn miał miejsce proces podobny do eksplozji i od tego czasu Wszechświat zaczął się „rozszerzać”. Zachodzące w tym przypadku procesy wyjaśnia teoria gorącego Wszechświata.
W 1965 roku amerykańscy naukowcy A. Penzias i R. Wilson znaleźli eksperymentalny dowód na to, że Wszechświat znajduje się w stanie supergęstym i gorącym, czyli w promieniowaniu reliktowym. Okazało się, że przestrzeń kosmiczna jest wypełniona falami elektromagnetycznymi, które są posłańcami tej pradawnej epoki rozwoju Wszechświata, kiedy nie było jeszcze gwiazd, galaktyk, mgławic. Promieniowanie reliktowe przenika całą przestrzeń, wszystkie galaktyki, uczestniczy w ekspansji metagalaktyki. Zabytkowe promieniowanie elektromagnetyczne znajduje się w zakresie radiowym o długościach fal od 0,06 cm do 60 cm Rozkład energii jest podobny do widma całkowicie czarnego ciała o temperaturze 2,7 K. Gęstość energii promieniowania zabytkowego wynosi 4 10 -13 erg / cm3, maksymalne promieniowanie spada na 1,1 mm. W tym przypadku samo promieniowanie ma charakter pewnego tła, ponieważ wypełnia całą przestrzeń i jest całkowicie izotropowe. Jest świadkiem początkowego stanu wszechświata.
Bardzo ważne jest, że chociaż odkrycia tego dokonano przypadkowo podczas badania kosmicznych zakłóceń radiowych, istnienie CMB zostało przewidziane przez teoretyków. Jednym z pierwszych, który przewidział to promieniowanie, był D. Gamow, rozwijając teorię pochodzenia pierwiastków chemicznych, które powstały w pierwszych minutach po Wielkim Wybuchu. Przewidywanie istnienia promieniowania reliktowego i jego wykrywanie w przestrzeni kosmicznej to kolejny przekonujący przykład poznawalności świata i jego praw.
We wszystkich opracowanych dynamicznych modelach kosmologicznych potwierdza się ideę ekspansji Wszechświata z jakiegoś supergęstego i supergorącego stanu, zwanego singular. Amerykański astrofizyk D. Gamow doszedł do koncepcji Wielkiego Wybuchu i gorącego Wszechświata we wczesnych stadiach jego ewolucji. Analiza problemów początkowego etapu ewolucji Wszechświata stała się możliwa dzięki nowym wyobrażeniom o naturze próżni. Rozwiązanie kosmologiczne uzyskane przez W. de Sittera dla próżni (r ~ e Ht) wykazało, że ekspansja wykładnicza jest niestabilna: nie może trwać w nieskończoność. Po stosunkowo krótkim czasie ekspansja wykładnicza ustaje i następuje przejście fazowe w próżni, podczas którego energia próżni przechodzi w zwykłą materię i energię kinetyczną ekspansji Wszechświata. Wielki Wybuch miał miejsce 15-20 miliardów lat temu.
Zgodnie ze standardowym modelem gorącego Wszechświata materia supergęsta zaczęła się rozszerzać i stopniowo ochładzać po Wielkim Wybuchu. W miarę postępu ekspansji następowały przejścia fazowe, w wyniku których pojawiły się fizyczne siły oddziaływania ciał materialnych. Przy eksperymentalnych wartościach takich podstawowych parametrów fizycznych jak gęstość i temperatura (p ~ 1096 kg/m 3 i T ~ 1032 K), w początkowej fazie ekspansji Wszechświata praktycznie nie ma różnicy między cząstkami elementarnymi a cztery rodzaje oddziaływań fizycznych. Zaczyna się objawiać, gdy temperatura spada i zaczyna się różnicowanie materii.
Tak więc współczesne idee dotyczące historii powstania naszej metagalaktyki opierają się na pięciu ważnych obserwacjach eksperymentalnych:
1. Badanie linii widmowych gwiazd pokazuje, że metagalaktyka ma średnio jeden skład chemiczny. Dominują wodór i hel.
2. W widmach pierwiastków odległych galaktyk wykrywane jest systematyczne przesunięcie czerwonej części widma. Wartość
Przesunięcie to narasta, gdy galaktyki oddalają się od obserwatora.
3. Pomiary fal radiowych pochodzących z kosmosu w zakresie centymetrowym i milimetrowym wskazują, że przestrzeń kosmiczna jest równomiernie i izotropowo wypełniona słabą emisją radiową. Charakterystyka widmowa tego tak zwanego promieniowania tła odpowiada promieniowaniu całkowicie czarnego ciała o temperaturze około 2,7 stopnia Kelvina.
4. Według obserwacji astronomicznych rozkład galaktyk na dużą skalę odpowiada stałej gęstości masy, która według współczesnych szacunków wynosi co najmniej 0,3 barionów na metr sześcienny.
5. Analiza procesów rozpadu promieniotwórczego w meteorytach pokazuje, że niektóre z tych składników musiały powstać od 14 do 24 miliardów lat temu.
