Naš je svemir nastao prije 13,7 milijardi godina, generiran Velikim praskom, a znanstvenici već nekoliko generacija pokušavaju razumjeti taj fenomen.
Krajem 20-ih godina XX. Stoljeća Edwin Hubble otkrio je da su sve galaksije koje vidimo raspršene fragmente granate nakon eksplozije, istodobno je belgijski astronom i teolog Georges Lemaitre iznio svoju hipotezu (1931. objavljena je na stranicama "Prirode"). Vjeruje da je povijest svemira započela eksplozijom "primarnog atoma", a to je urodilo vremenom, prostorom i materijom (ranije, ranih 1920-ih, sovjetski znanstvenik Alexander Fridman, analizirajući Einsteinove jednadžbe, također je došao do zaključka da "Svemir je stvoren iz točke" i trebalo je "desetaka milijardi naših uobičajenih godina").
U početku su astronomi žestoko odbacivali zaključke belgijskog teologa. Jer teorija Velikog praska bila je savršeno kombinirana s kršćanskim vjerovanjem u Boga Stvoritelja. Dva su stoljeća znanstvenici potiskivali prodor u znanost bilo koje vrste vjerskih nagađanja o "početku svih početaka". A sada se Bog, protjeran iz prirode pod izmjerenim kolebanjem kotača newtonske mehanike, neočekivano vraća. Dolazi u plamenu Velikog praska, a teško je razmišljati o pobjedonosnijoj slici njegove pojave.
Međutim, problem nije bio samo u teologiji - Veliki prasak se nije pokoravao zakonima točnih znanosti. Najvažniji trenutak u povijesti Svemira bio je izvan razumijevanja. U ovoj jedinstvenoj (posebnoj) točki, smještenoj na osi prostor-vrijeme, opća teorija relativnosti je prestala djelovati, jer su tlak, temperatura, gustoća energije i zakrivljenost prostora naletjeli na beskonačnost, odnosno izgubili su svaki fizički smisao. U tom su trenutku sve ove sekunde brojila i astronomske jedinice nestale, pretvorene ne u nulu, ne u negativne vrijednosti, već u njihovu potpunu odsutnost, u apsolutnu besmislenost. Ta je točka jaz koji se ne može prevladati na potezima logike ili matematike, rupa u vremenu i prostoru.
Tek krajem 1960-ih Roger Penrose i Stephen Hawking uvjerljivo su pokazali da je, u okviru Einsteinove teorije, posebnost Big Bang-a neizbježna. Međutim, to nije moglo olakšati rad teoretičarima. Kako opisati Veliki prasak? Što je, na primjer, bio uzrok ovog događaja? Napokon, ako prije njega uopće nije bilo vremena, činilo se da nema razloga koji ga je rodio.
Kao što sada razumijemo, da bi se stvorila cjelovita teorija Velikog praska, potrebno je povezati Einsteinovo učenje, opisujući prostor i vrijeme, s kvantnom teorijom, koja se bavi elementarnim česticama i njihovim interakcijama. Vjerojatno će proći više od jednog desetljeća prije nego što se to učini i da se dobije jedna "formula svemira".
I gdje bi se, na primjer, mogla pojaviti ogromna količina energije koja je dovela do ove eksplozije nevjerojatne moći? Možda ga je naš Svemir naslijedio od svog prethodnika, koji se srušio u jedinstvenu točku? Međutim, odakle ju je onda dobila? Ili je energija izlivena u iskonski vakuum, iz kojeg je naš Univerzum iskliznuo poput "mjehurića pjene"? Ili svemiri starije generacije prenose energiju u svemire mlađe generacije kroz crne rupe - one jedinstvene točke - u dubini kojih se, možda, rađaju novi svjetovi koje nikada nećemo vidjeti? Bilo kako bilo, Svemir se u takvim modelima pojavljuje kao "otvoreni sustav", što ne odgovara u potpunosti "klasičnoj" slici Velikog praska: "Ništa nije bilo, a odjednom se svemir rodio."
Svemir je u vrijeme formiranja bio u izuzetno gustom i vrućem stanju.
Promotivni video:
Ili je možda, prema nekim istraživačima, naš Svemir općenito … lišen energije, ili bolje rečeno, njegova ukupna energija je nula? Pozitivna energija zračenja koja emitira materija prekriva se negativnom energijom gravitacije. Plus i minus daje nulu. Čini se da je ovaj ozloglašeni "0" ključ za razumijevanje prirode Velikog praska. Iz njega - iz "nule", iz "ničega" - sve se odmah rodilo. Slučajno. Spontano. Samo. Zanemarivo odstupanje od 0 stvorilo je univerzalnu lavinu događaja. Može se napraviti i takva usporedba: kamena lopta, koja se balansirala na vrhu neke Chomolungme tanke poput spirala, odjednom se zamahnula i prevrnula se, stvarajući "lavinu događaja".
1973. - fizičar Edward Trion iz Amerike pokušao je opisati proces nastanka našeg svemira, koristeći Heisenbergov princip neizvjesnosti, jedan od temelja kvantne teorije. Prema tom principu, što točnije, primjerice, mjerimo energiju, postaje neizvjesnije vrijeme. Dakle, ako je energija strogo nula, tada vrijeme može biti proizvoljno dugo. Toliko velika da će se prije ili kasnije pojaviti kolebanje u kvantnom vakuumu iz kojeg se Svemir treba roditi. To će dovesti do brzog rasta prostora, koji se čini naizgled iz ništa. "Jednostavno se svemiri ponekad rađaju, to je sve", pa je jednostavno Trion objasnio pozadinu Velikog praska. Bila je to velika slučajna eksplozija. To je sve.
Može li se Veliki prasak ponoviti?
Čudno, da. Živimo u svemiru koji još uvijek može uroditi plodom i roditi nove svjetove. Stvoreno je nekoliko modela koji opisuju "velike šiške" budućnosti.
Zašto se, na primjer, u istom vakuumu koji je stvorio naš Svemir, ne pojavljuju nove fluktuacije? Možda se tijekom ovih 13,7 milijardi godina pored našeg svemira pojavio nebrojeni niz svjetova koji se ni na koji način nisu dotakli. Oni imaju različite zakone prirode, postoje različite fizičke konstante. U većini ovih svjetova život nikada ne bi mogao nastati. Mnogi od njih umiru odmah, propadaju. Ali u nekim svemirima - čistom slučajnošću! - postoje uvjeti pod kojima je život sposoban nastati.
Ali poanta nije samo u vakuumu koji ostaje prije početka "svih vremena i naroda". Fluktuacije prepune budućih svjetova mogu se pojaviti i u vakuumu koji je raspršen u našem Svemiru - točnije, u tamnoj energiji koja ga ispunjava. Ovakav model "obnovljujućeg svemira" razvio je američki kozmolog, rodom iz Sovjetskog Saveza, Alexander Vilenkin. Te nove "velike šiške" ne prijete nam. Oni neće uništiti strukturu Svemira, neće ga sagorjeti u pepeo, već će samo stvoriti novi prostor izvan granica našeg promatranja i razumijevanja. Možda se takve "eksplozije", koje označavaju rođenje novih svjetova, događaju u dubinama brojnih crnih rupa iscrtavajući svemir, vjeruje američki astrofizičar Lee Smolin.
Drugi porijeklom iz SSSR-a, koji živi na Zapadu, kozmolog Andrei Linde vjeruje da smo i mi sposobni stvoriti novi Veliki prasak, prikupivši u nekom trenutku u prostoru ogromnu količinu energije koja prelazi određenu kritičnu granicu. Prema njegovim proračunima, svemirski inženjeri budućnosti mogli bi uzeti nevidljivi prstohvat materije - samo nekoliko stotina miligrama - i kondenzirati ga do te mjere da će energija ovog ugruška biti 1015 gigalektronvolta. Formirat će se sitna crna rupa koja će se početi eksponencijalno širiti. Ovo će stvoriti "kćerski svemir" s vlastitim prostor-vremenom, brzo se odvajajući od našeg svemira.
… U prirodi Velikog praska postoje mnoge fantastične stvari. Ali valjanost ove teorije dokazuje niz prirodnih pojava. Oni uključuju promatrano širenje svemira, obrazac raspodjele kemijskih elemenata, kao i kozmičko pozadinsko zračenje, koje se naziva "relikvija velikog praska".
Prije Velikog praska?
Svijet ne postoji zauvijek. Nastao je u plamenu Velikog praska. Međutim, je li to bio jedinstven fenomen u povijesti svemira? Ili ponavljajući događaj poput rođenja zvijezda i planeta? Što ako je Veliki prasak samo faza prijelaza iz jednog stanja vječnosti u drugo?
Mnogi fizičari kažu da je u početku postojalo nešto, a ne ništa. Možda se naš svemir - kao i drugi - rodio iz elementarnog kvantnog vakuuma. Ali bez obzira koliko je takvo stanje minimalno jednostavno - a zakoni fizike ne dopuštaju postojanje manje od kvantnog vakuuma - ono se ne može nazvati „Ništa“.
Možda je Univerzum samo još jedno sjedinjeno stanje vječnosti? A bizarni raspored galaksija i nakupina galaksija - nešto poput kristalne rešetke, koja je u n-dimenzionalnom svijetu koji je postojao prije rođenja našeg Svemira imala potpuno drugačiju strukturu i što je vjerojatno predviđala "formula za sve" što je Einstein tražio? I hoće li se pronaći u narednim desetljećima? Znanstvenici intenzivno proviruju kroz zid Neznanog koji nas je ogradio iz svemira, pokušavajući shvatiti što se dogodilo u jednom trenutku prije, a prema našim uobičajenim idejama nije postojalo apsolutno ništa. Koje se oblike Vječnog kozmosa mogu zamisliti obdaravanjem vremena i prostora onim osobinama koje su nezamislive u našem svemiru?
Neke od najperspektivnijih teorija u koje fizičari pokušavaju ugurati cijelu Vječnost možda su teorija kvantne geometrije, kvantna dinamika centrifuge ili kvantna gravitacija. Najveći doprinos njihovom razvoju dali su Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin i Thomas Thiemann. Sve su to najkompleksnije fizičke konstrukcije, čitave palače podignute iz formula i hipoteza, samo da bi se taj proboj skrivao u njihovoj dubini i tami, jedinstvenosti vremena i prostora.
Doba singularnosti
Zaobilazne staze novih teorija prisiljavaju nas da zakoračimo naoko očite istine. Dakle, u kvantnoj geometriji prostor i vrijeme, prethodno beskonačno fragmentirani, odjednom se probijaju na odvojene otoke - dijelove, kvante, manje od kojih nema ništa. Sve pojedinačne točke mogu se uklopiti u ove "gromade". Sam prostor-vrijeme pretvara se u isprepletenost jednodimenzionalnih struktura - "mreža spinova", to jest postaje diskretna struktura, svojevrsni lanac, isprepleten iz zasebnih veza.
Volumen najmanje najmanje petlje prostora je svega 10-99 kubičnih centimetara. Ta je vrijednost toliko mala da u jednom kubnom centimetru ima mnogo više kvanta prostora od onih istih kubičnih centimetara u Svemiru koje promatramo (njegov volumen je 1085 centimetara u kocki). Nema ničega u kvanti prostora, nema energije, nema veze - jednako kao ni unutar matematičke točke - po definiciji - nema trokuta ili ikosaedra. Ali ako primijenimo hipotezu "submikroskopskog tkiva svemira" za opisivanje Velikog praska, dobit ćemo nevjerojatne rezultate, kao što su pokazali Abei Ashtekar i Martin Bojovald sa Sveučilišta u Pennsylvaniji.
Ako zamijenimo diferencijalne jednadžbe u Standardnoj teoriji kozmologije, koje pretpostavljaju kontinuirani protok prostora, s drugim diferencijalnim jednadžbama koje slijede iz teorije kvantne geometrije, tada tajanstvena singularnost nestaje. Fizika se ne završava tamo gdje počinje Veliki prasak - ovo je prvi ohrabrujući zaključak kozmologa, koji su odbili prihvatiti svojstva svemira koja vidimo kao konačnu istinu.
U teoriji kvantne gravitacije pretpostavlja se da se naš Svemir (kao i svi drugi) rodio kao rezultat nasumičnog kolebanja kvantnog vakuuma - globalnog makroskopskog okruženja u kojem nije bilo vremena. Svaki put kada se u kvantnom vakuumu pojavi kolebanje određene veličine, rađa se novi Univerzum. Ona se “odvaja” od homogenog okruženja u kojem je nastala i započinje vlastiti život. Sada ima svoju povijest, svoj prostor, svoje vrijeme, svoju strelicu vremena.
U modernoj fizici stvorene su brojne teorije koje prikazuju kako iz vječno postojećeg okruženja, u kojem ne postoji Macrotime, ali na nekim mjestima kojih prolazi njegovo mikro vrijeme, može nastati takav ogroman svijet, poput naše.
Na primjer, fizičari Gabriele Veneziano i Maurizio Gasperini iz Italije, u okviru teorije struna, sugeriraju da je takozvani "vakuum strune" izvorno postojao. Nasumična kvantna kolebanja u njemu dovela su do činjenice da je gustoća energije dostigla kritičnu vrijednost, a to je uzrokovalo lokalni kolaps. Što se završilo rođenjem našeg Univerzuma iz vakuuma.
U okviru teorije kvantne geometrije, Abei Ashtekar i Martin Bojovald pokazali su da se prostor i vrijeme mogu stvoriti iz primitivnijih temeljnih struktura, naime "spin mreže".
Eckhard Rebhan sa Sveučilišta u Düsseldorfu i - neovisno o njemu - George Ellis i Roy Maartens sa Sveučilišta u Cape Townu razvijaju ideju o "statičkom svemiru", koji su već razmišljali Albert Einstein i britanski astronom Arthur Eddington. U svom nastojanju da oslobode učinke kvantne gravitacije, Rebhan i njegovi kolege izmislili su sferni prostor usred vječne praznine (ili, ako vam je draže, prazne vječnosti), gdje nema vremena. Zbog neke nestabilnosti, ovdje se razvija inflatorni proces, što dovodi do vrućeg Velikog praska.
Naravno, navedeni modeli su špekulativni, ali u osnovi odgovaraju suvremenoj razini razvoja fizike i rezultatima astronomskih promatranja posljednjih nekoliko desetljeća. U svakom slučaju, jedno je jasno. Veliki prasak bio je više običan, prirodni događaj i nije bio takve vrste.
Hoće li nam ovakva teorija pomoći da shvatimo što se moglo dogoditi prije Velikog praska? Ako se svemir rodio, što ga je rodilo? Gdje se „genetski otisak“njegovog roditelja pojavljuje u modernim teorijama kozmologije? 2005. - Abei Ashtekar, na primjer, objavio je rezultate svojih novih izračuna (u tome su im pomogli Tomasz Pavlovsky i Paramprit Singh). Iz njih je bilo jasno da, ako su početne pretpostavke ispravne, tada je postojao isti prostor-vrijeme prije Velikog praska kao i nakon ovog događaja. Fizika našeg svemira, kao u ogledalu, ogledala se u fizici drugog svijeta. U tim se proračunima Veliki prasak poput zrcalnog ekrana probijao kroz Vječnost, postavljajući pored nespojive - prirodu i njezin odraz. I koja je ovdje autentičnost, što je duh?
Jedino što se može vidjeti „s druge strane zrcalnog stakla“je da se Svemir u to vrijeme nije proširio, već se ugovarao. Veliki prasak postao je točka njegova propasti. U ovom trenutku su se prostor i vrijeme na trenutak zaustavili kako bismo se ponovno odrazili - kako bismo nastavili - da se uzdigne poput feniksa u svijetu koji poznajemo, onom svemiru koji mjerimo svojim formulama, kodovima i brojevima. Svemir se doslovno pretvorio iznutra, poput rukavica ili košulje, i od tada se neprestano širi. Veliki prasak nije, prema Ashtekaru, bio "stvaranje čitavog Univerzuma iz Ništa", već je bio samo prijelaz iz jednog dinamičnog oblika Vječnosti u drugi. Možda Svemir prolazi kroz beskrajan niz "velikih praska", a ovih desetaka milijardi (ili što već) godina koji razdvajaju njegove odvojene faze, samo su razdoblja "kozmičkog sinusoida"prema zakonima od kojih svemir živi?
Preporučuje se za gledanje: "Tko je stvorio svemir? Veliki prasak - Važno znanstveno objašnjenje: Svi argumenti"
A. Volkov