Alam Semesta kita berasal 13.7 bilion tahun yang lalu, yang dihasilkan oleh Big Bang, dan selama beberapa generasi, saintis telah berusaha memahami fenomena ini.
Pada akhir 20-an abad XX, Edwin Hubble mendapati bahawa semua galaksi yang kita lihat berserakan - seperti serpihan bom tangan selepas letupan, pada masa yang sama ahli astronomi Belgia dan teolog Georges Lemaitre mengemukakan hipotesisnya (pada tahun 1931 ia diterbitkan di halaman "Alam"). Dia percaya bahawa sejarah alam semesta bermula dengan letupan "atom primer", dan ini menimbulkan masa, ruang dan materi (sebelumnya, pada awal 1920-an, saintis Soviet Alexander Fridman, yang menganalisis persamaan Einstein, juga sampai pada kesimpulan bahawa "Alam semesta diciptakan dari satu titik" dan memerlukan "puluhan bilion tahun biasa kita").
Pada mulanya, para astronom dengan keras menolak alasan ahli teologi Belgia. Kerana teori Big Bang digabungkan dengan kepercayaan Kristiani kepada Tuhan Pencipta. Selama dua abad, para saintis menekan penembusan ke dalam sains segala spekulasi agama mengenai "permulaan semua permulaan." Dan sekarang Tuhan, yang diusir dari alam di bawah pergerakan roda mekanik Newton, diukur secara tiba-tiba. Dia datang dalam api Big Bang, dan sukar untuk memikirkan gambaran penampilannya yang lebih berjaya.
Namun, masalahnya bukan hanya dalam teologi - Big Bang tidak mematuhi undang-undang sains yang tepat. Momen terpenting dalam sejarah Alam Semesta adalah tidak dapat difahami. Pada titik tunggal (khas) ini, yang terletak di paksi ruang-waktu, teori relativiti umum berhenti beroperasi, kerana tekanan, suhu, ketumpatan tenaga dan kelengkungan ruang bergegas ke tak terhingga, iaitu, mereka kehilangan semua makna fizikal. Pada titik ini, semua detik, meter dan unit astronomi hilang, tidak berubah menjadi sifar, tidak menjadi nilai negatif, tetapi menjadi ketiadaan sepenuhnya, menjadi tidak ada makna mutlak. Titik ini adalah jurang yang tidak dapat diatasi pada tahap logik atau matematik, lubang melalui ruang dan waktu.
Tidak sampai akhir tahun 1960-an Roger Penrose dan Stephen Hawking menunjukkan dengan meyakinkan bahawa, dalam kerangka teori Einstein, singularitas Big Bang tidak dapat dielakkan. Walau bagaimanapun, ini tidak dapat memudahkan kerja ahli teori. Bagaimana untuk menggambarkan Big Bang? Sebagai contoh, apa penyebab kejadian ini? Bagaimanapun, jika di hadapannya tidak ada waktu sama sekali, maka sepertinya tidak ada alasan yang melahirkannya.
Seperti yang kita fahami sekarang, untuk membuat teori Big Bang, perlu menghubungkan pengajaran Einstein, menerangkan ruang dan masa, dengan teori kuantum, yang berkaitan dengan zarah unsur dan interaksinya. Mungkin diperlukan lebih dari satu dekad sebelum dapat melakukan ini dan mendapatkan satu formula "alam semesta".
Di mana, misalnya, dapat muncul sejumlah besar tenaga yang menimbulkan ledakan kekuatan luar biasa ini? Mungkin ia diwarisi oleh Alam Semesta kita dari pendahulunya, yang runtuh menjadi titik tunggal? Namun, lalu dari mana dia mendapatkannya? Atau adakah tenaga dituangkan ke dalam vakum primordial, dari mana Alam Semesta kita tergelincir seperti "gelembung busa"? Atau adakah alam semesta generasi tua memindahkan tenaga ke alam semesta generasi muda melalui lubang hitam - titik-titik tunggal - di kedalaman yang mungkin, dunia baru dilahirkan yang tidak akan pernah kita lihat? Bagaimanapun, Alam Semesta dalam model seperti itu muncul sebagai "sistem terbuka", yang tidak sepenuhnya sesuai dengan gambaran "klasik" dari Big Bang: "Tidak ada apa-apa, dan tiba-tiba alam semesta dilahirkan."
Alam semesta pada saat pembentukan berada dalam keadaan sangat padat dan panas.
Video promosi:
Atau mungkin, menurut sebilangan penyelidik, Alam Semesta kita umumnya … tanpa tenaga, atau lebih tepatnya, jumlah tenaganya adalah sifar? Tenaga positif radiasi yang dipancarkan oleh bahan ditumpangkan pada tenaga negatif graviti. Tambah dan tolak memberikan sifar. "0" yang terkenal ini nampaknya merupakan kunci untuk memahami sifat Big Bang. Dari dia - dari "sifar", dari "tidak ada" - semuanya dilahirkan dengan serta-merta. Secara kebetulan. Secara spontan. Cukup. Penyimpangan yang dapat diabaikan dari 0 menimbulkan kejadian longsoran universal. Kita juga dapat membuat perbandingan seperti itu: bola batu, menyeimbangkan di atas beberapa Chomolungma setipis puncak, tiba-tiba berayun dan berguling ke bawah, menciptakan "longsoran peristiwa".
1973 - ahli fizik Edward Trion dari Amerika, cuba menggambarkan proses kelahiran alam semesta kita, menggunakan prinsip ketidakpastian Heisenberg, salah satu asas teori kuantum. Mengikut prinsip ini, semakin tepat kita, misalnya, mengukur tenaga, semakin lama masa tidak menentu. Jadi, jika tenaganya benar-benar sifar, maka waktunya sewenang-wenangnya panjang. Begitu besar sehingga cepat atau lambat perubahan akan timbul dalam kekosongan kuantum dari mana Alam Semesta akan dilahirkan. Ini akan menyebabkan pertumbuhan ruang yang pesat, nampaknya tidak ada. "Cuma Alam Semesta kadang-kadang dilahirkan, itu saja," begitu Trion menjelaskan latar belakang Big Bang. Itu adalah Letupan Rawak yang besar. Itu sahaja.
Mungkinkah Big Bang berlaku lagi?
Cukup aneh, ya. Kita hidup di alam semesta yang masih dapat membuahkan hasil dan melahirkan dunia baru. Beberapa model telah dibuat yang menggambarkan "Big Bangs" masa depan.
Mengapa, misalnya, dalam kekosongan yang sama yang melahirkan Alam Semesta kita, tidak muncul turun naik baru? Mungkin, selama 13.7 bilion tahun ini, sekumpulan dunia yang tak terhitung jumlahnya muncul di sebelah alam semesta kita, yang sama sekali tidak saling menyentuh. Mereka mempunyai undang-undang alam yang berbeza, ada pemalar fizikal yang berbeza. Di kebanyakan dunia ini, kehidupan tidak akan pernah timbul. Banyak dari mereka mati serta-merta, runtuh. Tetapi di beberapa Alam Semesta - secara kebetulan! - ada keadaan di mana kehidupan mampu berasal.
Tetapi intinya bukan hanya dalam kekosongan yang masih ada sebelum awal "semua masa dan umat." Fluktuasi yang penuh dengan dunia masa depan juga dapat timbul dalam kekosongan yang tersebar di Alam Semesta kita - lebih tepatnya, dalam tenaga gelap yang mengisinya. Model "memperbaharui Alam Semesta" seperti ini dikembangkan oleh ahli kosmologi Amerika, yang berasal dari Kesatuan Soviet, Alexander Vilenkin. "Big bangs" baru ini tidak mengancam kita. Mereka tidak akan menghancurkan struktur Alam Semesta, mereka tidak akan membakarnya menjadi abu, tetapi hanya menciptakan ruang baru di luar had pemerhatian dan pemahaman kita. Mungkin, "letupan" seperti itu, yang menandakan kelahiran dunia baru, terjadi di kedalaman banyak lubang hitam yang menghiasi ruang, percaya ahli astrofizik Amerika Lee Smolin.
Penduduk lain dari USSR, yang tinggal di Barat, ahli kosmologi Andrei Linde percaya bahawa kita sendiri mampu mencipta Big Bang baru, setelah terkumpul di suatu tempat di luar angkasa sejumlah besar tenaga yang melebihi had kritikal tertentu. Menurut perhitungannya, jurutera ruang angkasa di masa depan dapat mengambil sejenis bahan yang tidak dapat dilihat - hanya beberapa ratus miligram - dan mengembunkannya sedemikian rupa sehingga tenaga gumpalan ini akan menjadi 1015 giga volt. Lubang hitam kecil akan terbentuk, yang akan mula mengembang secara eksponensial. Ini akan mewujudkan "alam semesta anak perempuan" dengan ruang-waktu tersendiri, cepat berpisah dari alam semesta kita.
… Terdapat banyak perkara hebat di alam Big Bang. Tetapi kesahan teori ini dibuktikan oleh sejumlah fenomena semula jadi. Ini termasuk pengembangan Alam Semesta yang diperhatikan, gambaran penyebaran unsur-unsur kimia, serta radiasi latar belakang kosmik, yang disebut "peninggalan Big Bang".
Sebelum Big Bang?
Dunia tidak wujud selama-lamanya. Ia berasal dari api Big Bang. Namun, adakah ini fenomena unik dalam sejarah ruang angkasa? Atau peristiwa berulang seperti kelahiran bintang dan planet? Bagaimana jika Big Bang hanyalah fasa peralihan dari satu keadaan Kekekalan ke keadaan yang lain?
Ramai ahli fizik mengatakan bahawa pada mulanya ada Sesuatu dan bukan Bukan. Mungkin alam semesta kita - seperti yang lain - lahir dari ruang kosong kuantum. Tetapi tidak kira seberapa "sederhana" keadaan seperti itu - dan undang-undang fizik tidak membenarkan wujud lebih sedikit daripada kekosongan kuantum - ia tidak boleh disebut "Tidak Ada".
Mungkin Alam Semesta yang kita lihat hanyalah keadaan keseluruhan Kekekalan? Dan susunan pelik galaksi dan kelompok galaksi yang pelik - seperti kisi kristal, yang di dunia n-dimensi yang wujud sebelum kelahiran Alam Semesta kita, mempunyai struktur yang sama sekali berbeza dan yang mungkin diramalkan oleh "formula untuk segala-galanya" yang dicari oleh Einstein? Dan adakah ia akan dijumpai dalam beberapa dekad yang akan datang? Para saintis sedang mengintip tembok Yang Tidak Diketahui, yang telah memagari alam semesta kita, berusaha memahami apa yang berlaku sebentar tadi, menurut idea biasa kita, sama sekali tidak ada apa-apa. Bentuk-bentuk kosmos Abadi apa yang dapat dibayangkan dengan memberi masa dan ruang dengan sifat-sifat yang tidak dapat difahami di alam semesta kita?
Beberapa teori yang paling menjanjikan yang cuba dilakukan oleh ahli fizik untuk merangkumi keseluruhan Kekekalan mungkin adalah teori geometri kuantum, dinamik putaran kuantum, atau graviti kuantum. Sumbangan terbesar untuk pembangunan mereka dibuat oleh Abei Ashtekar, Ted Jacobson, Jerzy Lewandowski, Carlo Rovelli, Lee Smolin dan Thomas Thiemann. Semua ini adalah pembinaan fizikal yang paling kompleks, seluruh istana yang didirikan dari formula dan hipotesis, hanya untuk menyembunyikan penembusan yang tersembunyi di kedalaman dan kegelapan mereka, keunikan masa dan ruang.
Era keunikan
Jalan-jalan bulat teori baru memaksa kita untuk melangkahi kebenaran yang nampaknya jelas. Oleh itu, dalam geometri kuantum, ruang dan waktu, yang sebelumnya terpecah-pecah, tiba-tiba masuk ke pulau-pulau yang terpisah - bahagian, kuanta, kurang dari yang tidak ada. Semua titik tunggal dapat disertakan dalam "batu" ini. Ruang-waktu itu sendiri berubah menjadi jalinan struktur satu dimensi - "rangkaian putaran", iaitu, ia menjadi struktur diskrit, sejenis rantai, ditenun dari pautan yang terpisah.
Isipadu ruang gelung terkecil mungkin hanya 10-99 sentimeter padu. Nilai ini sangat kecil sehingga dalam satu sentimeter kubik terdapat lebih banyak kuanta ruang daripada sentimeter padu yang sama di Alam Semesta yang kita amati (isinya 1085 sentimeter dalam kubus). Tidak ada apa-apa di dalam kuanta ruang, tidak ada tenaga, tidak kira - sama seperti di dalam titik matematik - mengikut definisi - tidak ada segitiga atau icosahedron. Tetapi jika kita menggunakan hipotesis "tisu submikroskopik semesta" untuk menerangkan Big Bang, kita akan mendapat hasil yang luar biasa, seperti yang ditunjukkan oleh Abei Ashtekar dan Martin Bojovald dari University of Pennsylvania.
Sekiranya kita menggantikan persamaan pembezaan dalam teori kosmologi Standard, yang menganggap aliran ruang berterusan, dengan persamaan pembezaan lain yang mengikuti teori geometri kuantum, maka singulariti misteri itu akan hilang. Fizik tidak berakhir di mana Big Bang bermula - ini adalah kesimpulan pertama ahli kosmologi yang mendorong, yang menolak untuk menerima sifat-sifat alam semesta yang kita lihat sebagai kebenaran hakiki.
Dalam teori graviti kuantum, diasumsikan bahawa Alam Semesta kita (seperti yang lain) lahir sebagai hasil dari turun naik secara acak dari vakum kuantum - persekitaran makroskopik global di mana tidak ada masa. Setiap kali turun naik ukuran tertentu muncul dalam vakum kuantum, Alam Semesta baru dilahirkan. Ia "bercabang" dari lingkungan homogen di mana ia dibentuk dan memulakan hidupnya sendiri. Sekarang dia mempunyai sejarahnya sendiri, ruangnya sendiri, waktunya sendiri, panah masa sendiri.
Dalam fizik moden, sejumlah teori telah dibuat yang menunjukkan bagaimana dari persekitaran yang ada selama-lamanya, di mana tidak ada Macrotime, tetapi pada beberapa titik di mana mikrotime mengalir, dunia yang begitu besar dapat muncul, seperti kita.
Sebagai contoh, ahli fizik Gabriele Veneziano dan Maurizio Gasperini dari Itali, dalam kerangka teori tali, menunjukkan bahawa apa yang disebut "tali vakum" wujud pada asalnya. Fluktuasi kuantum secara rawak menyebabkan fakta bahawa ketumpatan tenaga mencapai nilai kritikal, dan ini menyebabkan keruntuhan tempatan. Yang berakhir dengan kelahiran Alam Semesta kita dari kekosongan.
Dalam kerangka teori geometri kuantum, Abei Ashtekar dan Martin Bojovald menunjukkan bahawa ruang dan waktu dapat timbul dari struktur asas yang lebih primitif, iaitu "jaringan putaran".
Eckhard Rebhan dari University of Düsseldorf dan - bebas daripadanya - George Ellis dan Roy Maartens dari University of Cape Town mengembangkan idea "alam semesta statik", yang telah direnungkan oleh Albert Einstein dan ahli astronomi Britain, Arthur Eddington. Dalam usaha mereka untuk menghilangkan kesan graviti kuantum, Rebhan dan rakan-rakannya telah mencipta ruang sfera di tengah kekosongan abadi (atau, jika anda suka, kosongkan kekekalan), di mana tidak ada masa. Kerana beberapa ketidakstabilan, proses inflasi berkembang di sini, yang menyebabkan Big Bang panas.
Sudah tentu, model yang disenaraikan itu bersifat spekulatif, tetapi secara asasnya sesuai dengan tahap perkembangan fizik moden dan hasil pemerhatian astronomi beberapa dekad terakhir. Walau apa pun, satu perkara jelas. Big Bang lebih dari sekadar peristiwa biasa, semula jadi, dan bukan satu jenis.
Adakah teori seperti ini akan membantu kita memahami apa yang mungkin berlaku sebelum Big Bang? Sekiranya alam semesta dilahirkan, apa yang melahirkannya? Di manakah "kesan genetik" induknya muncul dalam teori kosmologi moden? 2005 - Abei Ashtekar, misalnya, mengumumkan hasil pengiraan barunya kepada umum (Tomasz Pavlovsky dan Paramprit Singh membantu melakukannya). Dari mereka jelas bahawa jika premis awal betul, maka ruang-waktu yang sama ada sebelum Big Bang seperti selepas peristiwa ini. Fizik alam semesta kita, seolah-olah di cermin, tercermin dalam fizik dunia lain. Dalam pengiraan ini, Big Bang, seperti layar cermin, memotong Kekekalan, meletakkan di sebelah sifat yang tidak sesuai - pantulan dan pantulannya. Dan apa keasliannya di sini, apa itu hantu?
Satu-satunya perkara yang dapat dilihat "dari seberang kaca cermin" adalah bahawa Alam Semesta tidak berkembang pada masa itu, tetapi berkontrak. Big Bang menjadi titik runtuhnya. Pada masa ini, ruang dan waktu berhenti sejenak agar dapat dipantulkan lagi - untuk terus - bangkit seperti phoenix di dunia yang kita tahu, alam semesta yang kita ukur dengan formula, kod dan nombor kita. Alam semesta secara harfiah mengubah dirinya ke dalam, seperti sarung tangan atau kemeja, dan terus berkembang sejak itu. Big Bang bukan, menurut Ashtekar, "penciptaan seluruh Alam Semesta dari Tidak Ada", tetapi hanya peralihan dari satu bentuk Kekekalan yang dinamis ke yang lain. Mungkin Alam Semesta sedang melalui siri "poni besar" yang tidak berkesudahan, dan puluhan bilion (atau apa sahaja) tahun ini yang memisahkan fasa-fasa yang berasingan hanyalah tempoh "sinusoid kosmik"mengikut undang-undang di mana alam semesta hidup?
Disyorkan untuk dilihat: "Siapa yang Menciptakan Alam Semesta? Big Bang - Penjelasan Ilmiah Penting: Semua Hujah"
A. Volkov
