Яке походження Всесвіту?

Усе вказує на те, що це неможливо знати напевно! Сам Великий Вибух, до речі, вже досить загадковий. Згідно з теорією, приблизно 15 мільярдів років тому вся матерія, з якої складається Всесвіт, була зосереджена в одній точці, яка вибухнула, породивши все, що ми знаємо. і навіть те, чого ми досі не знаємо.

Що було до Всесвіту?

Теорія Великого вибуху полягає в тому, що Всесвіт, який раніше був нескінченно щільним, математично парадоксальним, з дуже високою температурою, у певний момент почав розширюватися, велика кількість енергії та матерії розділяла все, до цього моменту.

Коли і як виникли Сонячна система і Земля?

ФОРМУВАННЯ СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Сонячна система складається із Сонця та набору астрономічних об’єктів, які прикріплені до нього силою тяжіння. Вважається, що ці тіла утворилися в результаті колапсу гігантської молекулярної хмари 4,6 мільярда років тому.

Який наш всесвіт?

Всесвіт — це все, що фізично існує, сума простору й часу, а також найрізноманітніші форми матерії, такі як планети, зірки, галактики та компоненти міжгалактичного простору.
.

ЦЕ ЦІКАВО: Найкраща відповідь: скільки коштує харчування астронавтів?

У чому сенс Всесвіту?

В астрономії визначення Всесвіту стосується абсолютно всього, що існує. Тому він відповідає простору, часу і всім видам матерії. Таким чином, найбільш адекватною відповіддю на те, що таке Всесвіт, є ВСЕ.

Як виникло життя на Землі?

Під час формування планети Земля, приблизно 4,5 мільярда років тому, органічні молекули, що складаються з вуглецю, агрегувалися та дали початок інгредієнтам, необхідним для розвитку життя.

Що існує за межами нашого Всесвіту?

78 мільярдів світлових років.

Це нижня межа розміру всього Всесвіту, заснована на розрахунковій поточній відстані між точками, які ми можемо бачити на протилежних сторонах космічного мікрохвильового фону; тому він представляє діаметр простору, утвореного космічним фоновим випромінюванням.

Скільки років Всесвіту?

Відповідно до постійної Хаббла, що дорівнює 70, загальновизнаний вік Всесвіту становить 13,787 ± 0,020 мільярда років. У 2013 році європейські вчені припустили, що швидкість розширення була повільнішою 67.

Хто є творцем Всесвіту?

Бог — це концепція Вищої Істоти, присутня в кількох монотеїстичних, генотеїстичних або політеїстичних релігіях, яка зазвичай визначається як нескінченний і вічний дух, творець і охоронець Всесвіту.

Що спочатку утворило Землю чи Сонце?

4,6 мільярда років тому

Народилася Сонячна система, а разом з нею і Земля.

Як виникла Земля?

На початку Сонячної системи існували лише мікроскопічні частинки пилу та космічних газів, які оберталися навколо Сонця, і під дією сили тяжіння вони почали збиратися разом і утворювати все більші та масивніші тіла, відомі як планетезималі, створення планет, у тому числі Землі.

Як почався час і як він зникне?

Початок і кінець Всесвіту продовжують кидати виклик нашому розумінню. Ми все ще не знаємо напевно, як почався час і яким він був у ранньому Всесвіті.

Що стосується далекого майбутнього та того, як час закінчиться, зрозуміло ще менше. Частково відповідь на це питання залежить і від того, що ми розуміємо під “часом”.

Космологи загалом припускають, що Всесвіт виник 13,8 млрд років тому під час Великого вибуху.

Такого висновку дійшли після десятиліть спостережень, які показують, що всі галактики у Всесвіті рухаються від свого центру до периферії – іншими словами, Всесвіт постійно розширюється.

Якщо прокрутити стрічку назад, то здається, що все у Всесвіті спочатку було згрупованим. Тобто на самому початку все було стиснуте у нескінченно крихітну точку або “сингулярність”, а потім неймовірно швидко розширилося під час Великого вибуху.

Автор фото, Edouard Taufenbach/Bastien Pourtout

Походження часу пов’язане з тим, який був найдавніший Всесвіт

Спокусливо запитати, що було до цього, але багато фізиків скажуть, що таке питання безглузде.

“Час існує лише тоді, коли існує Всесвіт, – каже астрофізик Емма Осборн з Йоркського університету у Великій Британії. – У той момент, коли виник Всесвіт, почався час”.

Такі ідеї можна знайти у працях християнського філософа Фоми Аквінського, каже квантовий фізик Влатко Ведрал з Оксфордського університету.

“Він сказав, що немає сенсу запитувати, що Бог робив до створення Всесвіту, тому що Бог створив усе, включно з часом, тому питання не має сенсу”.

Однак ми також не можемо бути точно впевненими у тому, яким був Великий вибух і що сталося одразу після нього. “Я думаю, що поки що у цьому питання лишається чимало невідомих”, – каже Осборн.

Головна проблема – у тому, що гіпотетична сингулярність була нескінченно малою і нескінченно щільною – а нескінченність означає, що ми не можемо насправді описати те, що відбувається.

Оскільки нескінченність створює такі проблеми для наших теорій, деякі фізики стверджують, що “сингулярності насправді не існують”, каже фізик-теоретик Барак Шошані з Університету Брока у Сент-Катарінс у Канаді. Вони радше є ознакою того, що теорія “більше не працює”.

Крім того, як виявляється, більша частина нашого Всесвіту складається з темної матерії та темної енергії. Ми не знаємо, що це, тому не можемо припускати, як вони поводилися в екстремальних умовах раннього Всесвіту.

Космологи розглядають й інші гіпотези. Один зі сценаріїв, приміром, полягає у тому, що існує “супервсесвіт”, який містить наш Всесвіт разом із багатьма іншими, каже Ведрал.

Згідно з цією точкою зору, Великий Вибух став “початком для нас”, але відбувся у ширшому супервсесвіті, про який ми нічого не знаємо.

“Люди дедалі більше ставлять під сумнів [ідею] про те, що був якийсь унікальний початок”.

Утім, очевидним виглядає те, що з часів Великого вибуху час рухався лише в одному напрямку. Ми сприймаємо час як течію з минулого у теперішнє і потім майбутнє, яка ніколи не повертається назад і не змінює курс.

Це геть не схоже на наш досвід тривимірного простору, в якому ми можемо вільно пересуватися в різних напрямках.

Автор фото, Getty Images

Багато фізиків підозрюють, що “вісь часу” не є фундаментальною особливістю Всесвіту, натомість вона виникає внаслідок поведінки речовин, які в ньому містяться.

Одне з таких пояснень, пов’язане з теорією австрійського фізика Людвіга Больцмана про рівень безладу або “ентропії” у Всесвіті.

Колода карт, відсортована за мастями та номіналом, має низьку ентропію, тоді як перетасована колода має високу ентропію, а колода, розкидана по підлозі, має ще вищу ентропію.

У Всесвіті в цілому кількість ентропії постійно зростає. Можуть бути окремі області, де ентропія зменшується, наприклад, якщо ми прибираємо розкидану колоду карт. Але зусилля, які ми для цього докладемо, виділяють тепло, яке збільшує ентропію в інших місцях.

Це постійне збільшення ентропії є одним із можливих пояснень вісі часу. Оскільки в будь-який даний момент ентропія збільшуватиметься, а не зменшуватиметься, час постійно рухається в напрямку вищої ентропії.

Утім, це пояснення має проблему. Воно припускає, що Всесвіт почався у стані низької ентропії. Якби ентропія була високою після Великого вибуху, вона не могла б зростати.

“А це скоріше за все не так”, – каже Ведрал. Найкраще уявлення про ранній Всесвіт, яке ми маємо, це слабке випромінювання, яке називається космічним мікрохвильовим фоном. Воно надходить до нас з усіх куточків неба. Діаграма цього випромінювання – “високоентропійна”.

Іншими словами, стан, який ми спостерігаємо у найдавнішому Всесвіті, не виглядає дуже правдоподібною відправною точкою, з якої можна запускати вісь часу.

Одне з можливих пояснень полягає в тому, щоб знову припустити, що існують інші всесвіти, крім нашого власного.

“Є ціла купа всесвітів, і всі вони мали різні початкові стани”, – каже Емілі Адлам з Університету Чепмена у Каліфорнії.

Однак такі свідомі істоти, як ми, ймовірно, можуть існувати лише у всесвітах з ентропією, що збільшується.

Автор фото, Getty Images

Поняття ентропії може багато розповісти нам про природу часу

“Ми опинилися у всесвіті, який мав низьку ентропію на початку”, – каже Адлам. Всесвіти, які починаються з високої ентропії, не підтримували б життя, тому навколо не було б нікого, хто б замислювався про ці питання.

Але така гіпотеза передбачає існування інших всесвітів. Тому Адлам віддає перевагу іншому підходу. “Я ставлю під сумнів сам принцип того, як ми пояснюємо [походження всесвіту]”, – каже вона.

Інтуїтивно ми пояснюємо те, що відбувається зараз, посилаючись на те, що було раніше: події вівторка пояснюють те, що відбувається у середу.

Але цей принцип складно застосувати до Великого вибуху і раннього Всесвіту.

“Ми можемо щось пояснити, лише дивлячись на те, що цьому передувало, тому ми заходимо у глухий кут, коли намагаємось пояснити початок Всесвіту”, – каже Адлам.

Нам потрібна послідовна історія Всесвіту, щоб уникнути таких парадоксів, як історії про те, що люди повернулись у минуле і вбили своїх бабусь чи дідусів.

Тому ми переконані, що Всесвіт крок за кроком рухається від минулого до майбутнього. Але, можливо, це не так.

Адлам порівнює це з головоломкою судоку, в якій потрібно розмістити цифри так, щоб кожен рядок і кожен стовпець містив цифри від одного до дев’яти.

“У грі судоку ви не починаєте з одного боку й не переходите до іншого, – каже дослідниця. – Ви просто обираєте рішення таким чином, щоб воно відповідало правилам і було послідовним. Уявіть, що Всесвіт робить так само”.

Якщо такий підхід правильний, “немає переваги у поясненні речей попередніми подіями”, – каже Адлам. Натомість теперішнє, майбутнє та минуле залежать одне від одного незрозумілим нам чином.

Наша мова підводить нас тут, тому що вона покладається на припущення про односторонній плин часу. Але якщо таке тлумачення вірне, то такі поняття, як “до” і “після”, насправді не допомагають.

Можливо, вам знадобиться час, щоб це переосмислити.

Тепер перейдімо до іншого кінця вісі часу і розглянемо кінець Всесвіту. Як може закінчитися космос і що станеться з плином часу?

Автор фото, Google

Комп’ютерна ілюстрація походження Всесвіту

Вчені розробили кілька можливих сценаріїв кінця Всесвіту, кожен з яких має різні наслідки. Деякі з них більш імовірні, ніж інші.

Одна з ідей, яка тепер виглядає менш переконливою, ніж раніше, – це Велике стискання.

Вона полягає у тому, що сила тяжіння зрештою призупинить розширення Всесвіту і змусить його знову стискатися – кульмінацією стане сингулярність, яка завершує Всесвіт, тобто зворотний Великий вибух. Це означало б остаточний кінець плину часу.

Однак з 1990-х років накопичилися докази того, що розширення Всесвіту прискорюється, що свідчить про те, що гравітація не зможе його зупинити.

“Сучасна космологія не бачить реалістичного пояснення, завдяки чому може настати Велике стискання”, – каже космолог Кеті Мак з Периметричного інституту теоретичної фізики у Ватерлоо, Онтаріо.

Єдине, що можна припустити, це зміну поведінки таємничої темної енергії, яка зараз прискорює розширення.

“Якщо її властивості змінюються з часом, – каже Мак, – тоді можна уявити версію темної енергії, яка від розширення перейде до стиснення”. Однак це лише припущення. “Жодних доказів чогось такого немає”.

Іншим сценарієм, який також вважають малоймовірним, є Великий розрив. Якщо галактики весь час розлітаються, а Всесвіт стає дедалі більш порожнім, темна енергія починає в ньому домінувати. Зрештою вона стає такою потужною, що спочатку розриває галактики, а потім розриває сам простір.

Це доволі драматична гіпотеза, але “більшість космологів не сприймають її серйозно”, – каже Мак. Для такого сценарію потрібна все більша кількість енергії, але джерело її незрозуміле.

Третя ідея – вакуумний розпад. Цей сценарій залежить від поведінки поля Хіггса: енергетичного поля, яке пронизує весь Всесвіт і відіграє ключову роль у створенні маси частинок.

У 2012 році дослідники за допомогою великого адронного колайдера виявили частинку, бозон Хіггса, яка підтвердила існування такого поля.

Космологи вважають, що поле Хіггса не завжди мало однакову інтенсивність.

“Поле Хіггса змінилося у дуже ранньому Всесвіті, – каже Мак. – Це створило умови для того, щоб сучасний всесвіт був таким, який він є. Дозволило існування атомів і молекул, створивши суміш фундаментальних сил і частинок, дію яких ми відчуваємо”.

Відтоді поле Хіггса було стабільним, але теоретично воно може знову змінитися.

Якби це сталося, то виникла б така бульбашка, всередині якої закони фізики були б іншими.

“Поєднання частинок, поєднання сил, структура фізики елементарних частинок змінилась би так, що цей простір став би непридатним для життя”, – каже Мак.

Великий адронний колайдер, де змогли підтвердити існування бозона Хіггса

На цьому усе не спинилось би. “Ця бульбашка розширилася б приблизно зі швидкістю світла і знищила б усе”, – каже Мак.

Хороша новина полягає в тому, що розпад вакууму є лише гіпотезою, а якщо він станеться, то десь через трильйони років у майбутньому.

“Але це також випадкова подія, – каже Мак, – тому ми не можемо передбачити, коли або де вона станеться”.

Зрештою, найбільш імовірним сценарієм кінця Всесвіту є так звана теплова смерть. Назва дещо збиває з пантелику, адже припускає, що Всесвіт може згоріти, хоча насправді відбудеться протилежне.

Теплова смерть буде повільною і холодною.

Ідея досить проста. Зараз Всесвіт розширюється і галактики розлітаються одна від одної. У далекому майбутньому галактики будуть так далеко одна від одної, що світло від однієї галактики ніколи не досягне інших.

Коли матерія розширюється, у зірок почне закінчуватися паливо і вони згаснуть. Це буде максимальна ентропія – усе буде розсіяно так далеко, як тільки можливо. Ані життя, ані чогось іще цікавого більше ніколи не буде.

Утім, така гіпотетична теплова смерть можлива так далеко в майбутньому, що наш розум не може усвідомити, скільки часу для цього потрібно.

Теплова смерть має дивні наслідки для плину часу. Як показує наш досвід, вісь часу тісно пов’язана зі збільшенням ентропії, але до моменту теплової смерті ентропія досягне максимуму.

“Ентропія більше не зможе збільшуватися, – пояснює Мак. – Напрямку в майбутнє більше не буде, і вісь часу зникне”.

Однак, можливо, що інші види вісі часу продовжать тривати, каже Адлам.

Якщо час тече тільки в одному напрямку через те, щоб забезпечити послідовність і уникнути парадоксів, тоді немає причин, чому б потік часу мав зупинитися разом із тепловою смертю. “Ця основна лінійна структура, яку можна назвати віссю часу, може завжди існувати”, – каже науковиця.

Однак жодної людини чи іншої свідомої істоти не буде поблизу, щоб цей стан пережити.

“Існування розуму просто неможливе, – каже Адлам. – Адже бути свідомими, окрім іншого, також означає мати здатність формувати спогади та мати розумові процеси”.

Ці процеси ґрунтуються на складних взаємодіях, які можливі лише при зростанні ентропії: щойно вона припиниться, свідомість або пам’ять зникають.

“Тобто про час все ще можна буде сказати, що він існує, але він більше не рухатиметься у певному напрямку, – каже Мак. – Річ не у тому, існує він чи ні, він просто більше не матиме сенсу”.

“Я думаю, що час має кілька облич, – каже Адлам. – Одне з них – об’єктивна фізична структура, яка все ще існуватиме навіть у тепловій смерті”.

“Але є також багато речей, пов’язаних із нашим суб’єктивним відчуттям часу, – каже вона. – І це зрештою зникне”.