Айналадағы әлемнің ұлылығы мен әртүрлілігі кез келген қиялды таң қалдырады. Адамды, басқа адамдарды қоршап тұрған барлық заттар мен заттар, өсімдіктер мен жануарлардың алуан түрлері, микроскоппен ғана көруге болатын бөлшектер, сондай-ақ түсініксіз жұлдыз шоғырлары: олардың барлығын «Әлем» ұғымы біріктіреді.
Әлемнің пайда болуы туралы теорияларды адам ұзақ уақыт бойы дамытқан. Діннің немесе ғылымның бастапқы тұжырымдамасының жоқтығына қарамастан, ежелгі адамдардың ізденімпаз санасында әлем тәртібінің принциптері және оны қоршаған кеңістіктегі адамның орны туралы сұрақтар туындады. Бүгінгі күні Әлемнің пайда болуының қанша теориясы бар екенін санау қиын, олардың кейбірін әлемге әйгілі жетекші ғалымдар зерттейді, ал басқалары шынын айтқанда фантастикалық.
Космология және оның пәні
Заманауикосмология - ғаламның құрылымы мен дамуы туралы ғылым - оның пайда болуы туралы мәселені ең қызықты және әлі де жеткілікті зерттелмеген құпиялардың бірі ретінде қарастырады. Жұлдыздардың, галактикалардың, күн жүйелері мен планеталардың пайда болуына ықпал еткен процестердің табиғаты, олардың дамуы, Әлемнің пайда болу көзі, сондай-ақ оның мөлшері мен шекаралары: мұның бәрі зерттелген мәселелердің қысқаша тізімі ғана. заманауи ғалымдар.
Дүниенің пайда болуы туралы іргелі жұмбақтардың жауабын іздеу бүгінгі таңда Әлемнің пайда болуы, өмір сүруі, дамуы туралы әртүрлі теориялардың пайда болуына әкелді. Жауап іздеп, гипотезаларды құрастырып, сынап жатқан мамандардың толқулары орынды, өйткені Әлемнің тууының сенімді теориясы бүкіл адамзатқа басқа жүйелер мен планеталарда тіршіліктің болуы ықтималдығын ашады.
Әлемнің пайда болуы туралы теориялар ғылыми тұжырымдамалар, жеке гипотезалар, діни ілімдер, философиялық идеялар мен мифтер сипатына ие. Олардың барлығы шартты түрде екі негізгі санатқа бөлінеді:
- Әлемді жаратушы жасаған теориялар. Басқаша айтқанда, олардың мәні мынада: Әлемді құру процесі саналы және рухани әрекет, жоғары ақыл-ойдың ерік-жігерінің көрінісі болды.
- Ғылыми факторлар негізінде құрылған Әлемнің пайда болуы туралы теориялар. Олардың постулаттары жаратушының бар екендігін де, дүниені саналы түрде жасау мүмкіндігін де үзілді-кесілді жоққа шығарады. Мұндай гипотезалар көбінесе орташалық принципі деп аталатын нәрсеге негізделген. Олар мүмкіндігін болжайдытек біздің планетада ғана емес, басқаларда да өмір.
Креационизм – әлемді Жаратушының жарату теориясы
Аты айтып тұрғандай, креационизм – бұл ғаламның пайда болуының діни теориясы. Бұл дүниетаным Құдайдың немесе Жаратушының Әлемді, планетаны және адамды жаратуы тұжырымдамасына негізделген.
Идея ұзақ уақыт бойы, яғни 19 ғасырдың аяғына дейін, ғылымның әртүрлі салаларында (биология, астрономия, физика) білім жинақтау процесі жеделдеп, эволюциялық теория кеңінен тарағанға дейін үстемдік етті. Креационизм ашылып жатқан жаңалықтарға консервативті көзқарастарды ұстанатын христиандардың өзіндік реакциясына айналды. Сол кездегі эволюциялық дамудың басым идеясы тек діни және басқа теориялар арасындағы қайшылықтарды күшейтті.
Ғылыми және діни теориялардың айырмашылығы неде
Әртүрлі категориялардың теорияларының арасындағы негізгі айырмашылықтар, ең алдымен, олардың жақтаушылары қолданатын терминдерде жатыр. Демек, ғылыми гипотезаларда жаратушының орнына – табиғат, жаратылыстың орнына – шығу тегі. Сонымен қатар әртүрлі теориялармен бірдей қамтылған немесе тіпті қайталанатын мәселелер де бар.
Бір-біріне қарама-қарсы категорияларға жататын Ғаламның пайда болуы туралы теориялар оның пайда болу мерзімін әртүрлі тәсілдермен белгілейді. Мысалы, ең кең тараған гипотеза (үлкен жарылыс теориясы) бойынша Әлем шамамен 13 миллиард жыл бұрын пайда болған.
Соған қарағанда, Әлемнің пайда болуының діни теориясы мүлде басқа сандарды береді:
- Кристианның айтуы бойыншадереккөздерге сүйенсек, Иса Мәсіх дүниеге келген кезде Құдай жаратқан ғаламның жасы 3483-6984 жыл болды.
- Индуизм біздің дүниенің жасы шамамен 155 триллион жыл деп болжайды.
Кант және оның космологиялық моделі
20 ғасырға дейін ғалымдардың көпшілігі Ғалам шексіз деген пікірде болды. Бұл қасиет олар уақыт пен кеңістікті сипаттады. Сонымен қатар, олардың пікірінше, Әлем статикалық және біркелкі болды.
Ғарыштағы Ғарыштың шексіздігі туралы идеяны Исаак Ньютон ұсынған. Бұл болжамды әзірлеуді Эммануэль Кант жүзеге асырды, ол сонымен қатар уақыт шектеулері жоқ деген теорияны дамытты. Әрі қарай жылжып, теориялық болжамдарда Кант ғаламның шексіздігін мүмкін болатын биологиялық өнімдердің санына дейін кеңейтті. Бұл постулат көне және кең дүние жағдайында, соңы мен басы жоқ сансыз сансыз мүмкін нұсқалар болуы мүмкін екенін, нәтижесінде кез келген биологиялық түрдің пайда болуы нақты болатынын білдірді.
Тіршілік формаларының мүмкін пайда болуы туралы осы теорияға сүйене отырып, Дарвин теориясы кейінірек жасалды. Жұлдызды аспанды бақылау және астрономдардың есептеулерінің нәтижелері Канттың космологиялық моделін растады.
Эйнштейннің ойлары
20 ғасырдың басында Альберт Эйнштейн ғаламның өзіндік моделін жариялады. Оның салыстырмалылық теориясы бойынша Әлемде бір мезгілде екі қарама-қарсы процесс жүреді: кеңею және қысқару. Дегенмен, олҒаламның стационарлығы туралы ғалымдардың көпшілігінің пікірімен келісті, сондықтан ғарыштық итеруші күш ұғымын енгізді. Оның әсері жұлдыздардың тартылуын теңестіруге және Әлемнің статикалық табиғатын сақтау үшін барлық аспан денелерінің қозғалыс процесін тоқтатуға арналған.
Әлем моделі - Эйнштейн бойынша - белгілі бір өлшемге ие, бірақ шекарасы жоқ. Мұндай комбинация кеңістік сферада болатындай қисық болған кезде ғана мүмкін болады.
Мұндай модель кеңістігінің сипаттамалары:
- Үшөлшемді.
- Өзін-өзі жабу.
- Галактикалар біркелкі таралған біртектілік (орталық пен жиектің болмауы).
А. А. Фридман: Ғалам кеңейіп жатыр
Әлемнің революциялық кеңею моделін жасаушы А. А. Фридман (КСРО) жалпы салыстырмалылық теориясын сипаттайтын теңдеулер негізінде өз теориясын құрады. Рас, ол кездегі ғылыми әлемде жалпы қабылданған пікір біздің дүниенің статикалық сипаты болғандықтан, оның жұмысына тиісті көңіл бөлінбеді.
Бірнеше жылдан кейін астроном Эдвин Хаббл Фридманның идеяларын растайтын жаңалық ашты. Маңайдағы Құс жолынан галактикалардың жойылғаны анықталды. Сонымен бірге, олардың қозғалыс жылдамдығы біздің галактика мен олардың арасындағы қашықтыққа пропорционалды екендігі даусыз болды.
Бұл жаңалық жұлдыздар мен галактикалардың бір-біріне қатысты тұрақты «шегінуін» түсіндіреді, бұл туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді.ғаламның кеңеюі.
Соңында Фридманның тұжырымдарын Эйнштейн мойындады, кейінірек ол Ғаламның кеңеюі гипотезасының негізін салушы ретінде кеңес ғалымының сіңірген еңбегін атап өтті.
Бұл теория мен жалпы салыстырмалылық теориясы арасында қайшылықтар бар деп айтуға болмайды, дегенмен Ғаламның кеңеюімен жұлдыздардың шашырауын тудырған бастапқы серпін болуы керек. Жарылысқа ұқсас идея «Үлкен жарылыс» деп аталды.
Стивен Хокинг және антропикалық принцип
Стивен Хокингтің есептеулері мен ашуларының нәтижесі Әлемнің пайда болуының антропоцентристік теориясы болды. Оны жасаушы адам өміріне соншалықты жақсы дайындалған планетаның болуы кездейсоқ болуы мүмкін емес деп мәлімдейді.
Стивен Хокингтің Ғаламның пайда болуы туралы теориясы сонымен қатар қара тесіктердің біртіндеп булануын, олардың энергиясын жоғалтуын және Хокинг радиациясының сәулеленуін қарастырады.
Дәлелдерді іздеу нәтижесінде 40-тан астам сипаттамалар анықталып, тексерілді, олардың сақталуы өркениеттің дамуына қажет. Америкалық астрофизик Хью Росс мұндай кездейсоқ кездейсоқтықтың ықтималдығын бағалады. Нәтиже 10-53 болды.
Біздің ғалам триллион галактиканы, әрқайсысында 100 миллиард жұлдызды қамтиды. Ғалымдардың есептеулері бойынша планеталардың жалпы саны 1020 болуы керек. Бұл көрсеткіш бұрын есептелгеннен 33 ретке аз. Сондықтан барлық галактикалардағы планеталардың ешқайсысы өздігінен пайда болу үшін қолайлы жағдайларды біріктіре алмайды.өмір.
Үлкен жарылыс теориясы: Әлемнің болымсыз бөлшектен пайда болуы
Үлкен жарылыс теориясын қолдайтын ғалымдар ғаламның үлкен жарылыстың нәтижесі деген гипотезамен бөліседі. Теорияның негізгі постулаты - осы оқиғаға дейін қазіргі Әлемнің барлық элементтері микроскопиялық өлшемдері бар бөлшектің ішінде болды деген тұжырым. Оның ішінде элементтер температура, тығыздық және қысым сияқты көрсеткіштерді өлшеуге болмайтын ерекше күймен сипатталды. Олар шексіз. Бұл күйдегі зат пен энергияға физика заңдары әсер етпейді.
15 миллиард жыл бұрын болған жарылыстың себебі бөлшектің ішінде пайда болған тұрақсыздық деп аталады. Шашыраған ұсақ элементтер бүгін біз білетін дүниенің бастауын белгіледі.
Алғашында Ғалам кішкентай бөлшектерден (атомнан кіші) пайда болған тұмандық болды. Содан кейін олар біріктірілген кезде жұлдыздық галактикалардың негізі болған атомдарды құрады. Жарылыс алдында не болғаны, сондай-ақ оған не себеп болғаны туралы сұрақтарға жауап беру Әлемнің пайда болуы туралы осы теорияның ең маңызды міндеттері болып табылады.
Кестеде үлкен жарылыстан кейінгі ғаламның пайда болу кезеңдері схемалық түрде көрсетілген.
| Әлем күйі | Уақыт шкаласы | Күтілетін температура |
| Кеңейту (инфляция) | 10-45ден 10-37 секунд | Тағы1026K |
| Кварктар мен электрондар пайда болады | 10-6 c | 10-нан жоғары13 K |
| Протондар мен нейтрондар түзіледі | 10-5 c | 1012K |
| Гелий, дейтерий және литий ядролары түзіледі | 10-4 бастап 3 мин | 1011 бастап 109 K |
| Түзілген атомдар | 400 мың жыл | 4000 K |
| Газ бұлты кеңейе береді | 15 миллион жыл | 300 K |
| Алғашқы жұлдыздар мен галактикалар дүниеге келді | 1 миллиард жыл | 20 K |
| Жұлдыздардың жарылысы ауыр ядролардың пайда болуына себепші болады | 3 миллиард жыл | 10 K |
| Жұлдыздардың туу процесі тоқтайды | 10-15 миллиард жыл | 3 K |
| Барлық жұлдыздардың энергиясы таусылды | 1014 жыл | 10-2 K |
| Қара тесіктер таусылып, элементар бөлшектер туады | 1040 жыл | -20 K |
| Барлық қара тесіктердің булануы аяқталады | 10100 жыл | 10-60 бастап 10-40 K |
Жоғарыдағы деректерден көрініп тұрғандай, Ғалам кеңейіп, салқындайды.
Галактикалар арасындағы қашықтықтың тұрақты ұлғаюы негізгі постулат болып табылады: үлкен жарылыс теориясын ерекшелендіретін нәрсе. Ғаламның осылай пайда болуын табылған дәлелдер арқылы растауға болады. Оған да негіз барбас тарту.
Теория мәселелері
Үлкен жарылыс теориясы іс жүзінде дәлелденбегенін ескерсек, ол жауап бере алмайтын бірнеше сұрақтардың болуы ғажап емес:
-
Ерекшелік. Бұл сөз бір нүктеге дейін қысылған ғаламның күйін білдіреді. Үлкен жарылыс теориясының мәселесі - мұндай күйде материя мен кеңістікте болып жатқан процестерді сипаттаудың мүмкін еместігі. Бұл жерде жалпы салыстырмалық заңы қолданылмайды, сондықтан модельдеу үшін математикалық сипаттама мен теңдеулерді жасау мүмкін емес.
Әлемнің бастапқы күйі туралы сұраққа жауап алудың түбегейлі мүмкін еместігі теорияның беделін төмендетеді. ең басы. Оның фантастикалық емес экспозициялары әдетте бұл күрделілікті жылтыратады немесе тек айтып береді. Дегенмен, үлкен жарылыс теориясының математикалық негізін қамтамасыз етумен айналысатын ғалымдар үшін бұл қиындық негізгі кедергі ретінде танылды.
- Астрономия. Бұл салада үлкен жарылыс теориясы галактикалардың пайда болу процесін сипаттай алмайтындығымен бетпе-бет келеді. Теориялардың заманауи нұсқаларына сүйене отырып, біртекті газ бұлтының қалай пайда болатынын болжауға болады. Сонымен бірге оның тығыздығы қазір текше метрге бір атомға тең болуы керек. Көбірек бірдеңе алу үшін Әлемнің бастапқы күйін реттемей-ақ істеу мүмкін емес. Бұл саладағы ақпарат пен практикалық тәжірибенің болмауы одан әрі модельдеуге елеулі кедергі болады.
Есептеу тұрғысынан да сәйкессіздік барбіздің галактиканың массасы және оның Андромеда галактикасына тартылу жылдамдығын зерттеу арқылы алынған мәліметтер. Шамасы, біздің галактиканың салмағы бұрын ойлағаннан он есе көп.
Космология және кванттық физика
Бүгінде кванттық механикаға негізделмейтін космологиялық теориялар жоқ. Өйткені, ол атомдық және субатомдық бөлшектердің мінез-құлқын сипаттаумен айналысады. Кванттық физиканың классикалық физикадан (Ньютон ашқан) айырмашылығы мынада: соңғысы материалдық объектілерді бақылайды және сипаттайды, ал біріншісі бақылау мен өлшеудің өзінің тек математикалық сипаттамасын қабылдайды. Кванттық физика үшін материалдық құндылықтар зерттеу нысаны болып табылмайды, мұнда бақылаушының өзі зерттелетін жағдайдың бір бөлігі болып табылады.
Осы ерекшеліктерге сүйене отырып, кванттық механика Әлемді сипаттау қиынға соғады, өйткені бақылаушы Ғаламның бөлігі болып табылады. Дегенмен, ғаламның пайда болуы туралы айтатын болсақ, сырттан келгендерді елестету мүмкін емес. Модельді сырттан бақылаушының қатысуынсыз әзірлеу әрекеттерін Дж. Уилер Әлемнің пайда болуының кванттық теориясымен толықтырды.
Оның мәні - уақыттың әр сәтінде Ғаламның екіге бөлінуі және шексіз көшірмелердің пайда болуы. Нәтижесінде параллельді Әлемдердің әрқайсысын байқауға болады, ал бақылаушылар барлық кванттық баламаларды көре алады. Сонымен бірге, түпнұсқа және жаңа әлемдер шынайы.
Инфляция үлгісі
Инфляция теориясы шешуге арналған басты міндетке айналудаүлкен жарылыс теориясы мен кеңею теориясы зерттелмеген сұрақтарға жауап іздеу. Атап айтқанда:
- Ғалам неге кеңейіп жатыр?
- Үлкен жарылыс деген не?
Осы мақсатта Ғаламның пайда болуының инфляциялық теориясы уақыт бойынша нөлдік нүктеге дейін кеңеюді экстраполяциялауды, бір нүктеде Әлемнің бүкіл массасын қорытындылауды және космологиялық құрылымды қалыптастыруды қарастырады. сингулярлық, ол көбінесе үлкен жарылыс деп аталады.
Жалпы салыстырмалылық теориясының өзектілігі жоқ екені анық, оны қазіргі уақытта қолдану мүмкін емес. Нәтижесінде жалпы теорияны (немесе «жаңа физиканы») әзірлеу және космологиялық ерекшелік мәселесін шешу үшін тек теориялық әдістерді, есептеулерді және шегерімдерді қолдануға болады.
Жаңа балама теориялар
Ғарыштық инфляция моделінің сәтті болғанына қарамастан, оған қарсы шығып, оны негізсіз деп атайтын ғалымдар бар. Олардың негізгі аргументі – теория ұсынған шешімдерді сынау. Қарсыластар нәтиже шешімдері кейбір мәліметтерді жоғалтып жібереді, басқаша айтқанда, теория бастапқы мәндер мәселесін шешудің орнына, оларды тек шебер түрде жасырады деп айтады.
Балама - бұл үлкен жарылыс алдындағы бастапқы құндылықтарды қалыптастыруға негізделген бірнеше экзотикалық теориялар. Ғаламның пайда болуының жаңа теорияларын қысқаша былайша сипаттауға болады:
- Жіп теориясы. Оны ұстанушылар кеңістік пен уақыттың әдеттегі төрт өлшеміне қосымша қосымша өлшемдерді енгізуді ұсынады. Олар рөл ойнай аладыӘлемнің ерте кезеңдерінде және қазіргі уақытта тығыздалған күйде. Олардың нығыздалу себебі туралы сұраққа ғалымдар супержіптердің қасиеті Т-дуализмі деп жауап береді. Сондықтан жолдар қосымша өлшемдерге "оралады" және олардың өлшемі шектеулі.
- Кебек теориясы. Оны М-теориясы деп те атайды. Оның постулаттарына сәйкес, Әлемнің пайда болуының басында суық статикалық бес өлшемді кеңістік-уақыт бар. Олардың төртеуі (кеңістіктік) шектеулерге ие, немесе қабырғалары - үш-бран. Біздің кеңістік - қабырғалардың бірі, ал екіншісі - жасырын. Үшінші үш жақты төрт өлшемді кеңістікте орналасқан, ол екі шекаралық ілмектермен шектелген. Теория бізбен соқтығысатын және үлкен энергияны бөлетін үшінші бренаны қарастырады. Дәл осы жағдайлар үлкен жарылыстың пайда болуына қолайлы болады.
Циклдік теориялар ғалам бір күйден екінші күйге ауысады деп, үлкен жарылыстың бірегейлігін жоққа шығарады. Мұндай теориялардың мәселесі термодинамиканың екінші заңы бойынша энтропияның артуы болып табылады. Демек, алдыңғы циклдардың ұзақтығы қысқа болды, ал заттың температурасы үлкен жарылыс кезіндегіден айтарлықтай жоғары болды. Мұның орын алу ықтималдығы өте төмен
Әлемнің пайда болуы туралы қанша теория болса да, олардың екеуі ғана уақыт сынынан өтіп, үнемі өсіп келе жатқан энтропия мәселесін жеңе алды. Оларды ғалымдар Штайнхардт-Турок пен Баум-Фрамптон жасаған.
Әлемнің пайда болуының бұл салыстырмалы жаңа теориялары өткен ғасырдың 80-жылдарында алға қойылған. Олардың соған негізделген үлгілерді әзірлейтін, жарамдылық дәлелдерін іздейтін және сәйкессіздіктерді шешуге тырысатын көптеген ізбасарлары бар.
Жіп теориясы
Әлемнің пайда болуы туралы теориялардың ішіндегі ең танымалының бірі - жіп теориясы. Оның идеясын сипаттауға кіріспес бұрын, ең жақын бәсекелестердің бірі, стандартты модельдің тұжырымдамаларын түсіну керек. Ол зат пен өзара әрекеттесуді бірнеше топқа бөлінген бөлшектердің белгілі бір жиынтығы ретінде сипаттауға болады деп болжайды:
- Кварктар.
- Лептондар.
- Бозондар.
Бұл бөлшектер шын мәнінде ғаламның құрылыс блоктары болып табылады, өйткені олар өте кішкентай, оларды құрамдас бөліктерге бөлуге болмайды.
Жіптер теориясының айрықша ерекшелігі – мұндай кірпіштер бөлшектер емес, тербелетін ультрамикроскопиялық жіптер екендігі туралы тұжырым. Сонымен қатар әртүрлі жиіліктерде тербеліс жасай отырып, жолдар стандартты үлгіде сипатталған әртүрлі бөлшектердің аналогына айналады.
Теорияны түсіну үшін жолдар ешқандай материя емес, олар энергия екенін түсіну керек. Сондықтан жіп теориясы ғаламның барлық элементтері энергиядан тұрады деген қорытындыға келеді.
От - жақсы ұқсастық. Қарап отырып, оның маңыздылығы туралы әсер қалдырады, бірақ оған қол тигізу мүмкін емес.
Мектеп оқушыларына арналған космология
Әлемнің пайда болуының теориялары мектептерде астрономия сабақтарында қысқаша оқытылады. Студенттер үшінБіздің әлем қалай құрылғаны, қазір не болып жатқаны және оның болашақта қалай дамитыны туралы негізгі теорияларды сипаттаңыз.
Сабақтың мақсаты балаларды элементар бөлшектердің, химиялық элементтердің және аспан денелерінің түзілу табиғатымен таныстыру. Балаларға арналған ғаламның пайда болуы туралы теориялар үлкен жарылыс теориясының тұсаукесері болып табылады. Мұғалімдер көрнекі материалды пайдаланады: слайдтар, кестелер, плакаттар, иллюстрациялар. Олардың басты міндеті - балалардың қоршаған әлемге деген қызығушылығын ояту.
