A grandeza e a diversidade do mundo circundante podem surpreender qualquer imaginação. Todos os objetos e objetos que cercam uma pessoa, outras pessoas, vários tipos de plantas e animais, partículas que só podem ser vistas com um microscópio, bem como aglomerados de estrelas incompreensíveis: todos estão unidos pelo conceito de "Universo".
Teorias da origem do Universo são desenvolvidas pelo homem há muito tempo. Apesar da ausência até mesmo do conceito inicial de religião ou ciência, nas mentes curiosas dos povos antigos surgiram questões sobre os princípios da ordem mundial e sobre a posição de uma pessoa no espaço que a cerca. É difícil contar quantas teorias sobre a origem do Universo existem hoje, algumas delas estão sendo estudadas por cientistas mundialmente famosos, outras são francamente fantásticas.
Cosmologia e seu assunto
Modernoa cosmologia - a ciência da estrutura e desenvolvimento do universo - considera a questão de sua origem como um dos mistérios mais interessantes e ainda pouco estudados. A natureza dos processos que contribuíram para o surgimento de estrelas, galáxias, sistemas solares e planetas, seu desenvolvimento, a origem do surgimento do Universo, bem como seu tamanho e limites: tudo isso é apenas uma pequena lista de questões estudadas por cientistas modernos.
A busca de respostas para o enigma fundamental sobre a formação do mundo levou ao fato de que hoje existem várias teorias sobre a origem, existência, desenvolvimento do Universo. A empolgação dos especialistas em busca de respostas, construindo e testando hipóteses se justifica, pois uma teoria confiável do nascimento do Universo revelará a toda a humanidade a probabilidade da existência de vida em outros sistemas e planetas.
As teorias da origem do Universo têm o caráter de conceitos científicos, hipóteses individuais, ensinamentos religiosos, ideias filosóficas e mitos. Eles são todos condicionalmente divididos em duas categorias principais:
- Teorias segundo as quais o Universo foi criado pelo criador. Em outras palavras, sua essência é que o processo de criação do Universo foi uma ação consciente e espiritualizada, uma manifestação da vontade de uma mente superior.
- Teorias da origem do Universo, construídas com base em fatores científicos. Seus postulados rejeitam categoricamente tanto a existência de um criador quanto a possibilidade de uma criação consciente do mundo. Tais hipóteses são muitas vezes baseadas no que é chamado de princípio da mediocridade. Eles assumem a possibilidade devida não só em nosso planeta, mas também em outros.
Criacionismo - a teoria da criação do mundo pelo Criador
Como o nome indica, o criacionismo é a teoria religiosa da origem do universo. Esta cosmovisão é baseada no conceito da criação do Universo, do planeta e do homem por Deus ou o Criador.
A ideia foi dominante por muito tempo, até o final do século 19, quando o processo de acumulação de conhecimento em vários campos da ciência (biologia, astronomia, física) se acelerou, e a teoria evolutiva se difundiu. O criacionismo tornou-se uma espécie de reação dos cristãos que aderem a visões conservadoras sobre as descobertas que estão sendo feitas. A ideia dominante de desenvolvimento evolutivo naquela época apenas intensificou as contradições que existiam entre as teorias religiosas e outras.
Qual é a diferença entre teorias científicas e religiosas
As principais diferenças entre as teorias de várias categorias residem principalmente nos termos usados por seus adeptos. Assim, em hipóteses científicas, em vez do criador - natureza, e em vez de criação - origem. Junto com isso, há questões que são abordadas de forma semelhante por diferentes teorias ou até mesmo completamente duplicadas.
Teorias da origem do Universo, pertencentes a categorias opostas, datam seu próprio surgimento de diferentes maneiras. Por exemplo, de acordo com a hipótese mais comum (a teoria do big bang), o Universo foi formado há cerca de 13 bilhões de anos.
Em contraste, a teoria religiosa da origem do universo dá números completamente diferentes:
- De acordo com Christianfontes, a idade do universo criado por Deus na época do nascimento de Jesus Cristo era de 3483-6984 anos.
- O hinduísmo sugere que nosso mundo tem aproximadamente 155 trilhões de anos.
Kant e seu modelo cosmológico
Até o século 20, a maioria dos cientistas era da opinião de que o universo era infinito. Essa qualidade caracterizava o tempo e o espaço. Além disso, na opinião deles, o Universo era estático e uniforme.
A ideia do infinito do Universo no espaço foi apresentada por Isaac Newton. O desenvolvimento desse pressuposto foi realizado por Emmanuel Kant, que desenvolveu a teoria de que também não há limites de tempo. Indo além, em pressupostos teóricos, Kant estendeu a infinidade do universo ao número de produtos biológicos possíveis. Este postulado significava que nas condições do mundo antigo e vasto, sem fim e sem começo, pode haver um número incontável de opções possíveis, pelo que o aparecimento de qualquer espécie biológica é real.
Com base nessa teoria da possível origem das formas de vida, a teoria de Darwin foi desenvolvida posteriormente. Observações do céu estrelado e os resultados dos cálculos dos astrônomos confirmaram o modelo cosmológico de Kant.
Pensamentos de Einstein
No início do século 20, Albert Einstein publicou seu próprio modelo do universo. De acordo com sua teoria da relatividade, dois processos opostos ocorrem simultaneamente no Universo: expansão e contração. No entanto, eleconcordou com a opinião da maioria dos cientistas sobre a estacionaridade do Universo, então ele introduziu o conceito de força repulsiva cósmica. Seu impacto é projetado para equilibrar a atração das estrelas e interromper o processo de movimento de todos os corpos celestes, a fim de manter a natureza estática do Universo.
O modelo do Universo - segundo Einstein - tem um certo tamanho, mas não há fronteiras. Tal combinação só é viável quando o espaço é curvo da mesma forma que acontece em uma esfera.
As características do espaço de tal modelo são:
- Tridimensional.
- Fechando sozinho.
- Homogeneidade (f alta de centro e borda), em que as galáxias são distribuídas uniformemente.
A. A. Friedman: O Universo está se expandindo
O criador do revolucionário modelo de expansão do Universo, A. A. Fridman (URSS) construiu sua teoria com base nas equações que caracterizam a teoria geral da relatividade. É verdade que a opinião geralmente aceita no mundo científico da época era a natureza estática do nosso mundo, então a devida atenção não foi dada ao seu trabalho.
Alguns anos depois, o astrônomo Edwin Hubble fez uma descoberta que confirmou as ideias de Friedman. A remoção de galáxias da vizinha Via Láctea foi descoberta. Ao mesmo tempo, o fato de que a velocidade de seu movimento é proporcional à distância entre eles e nossa galáxia tornou-se irrefutável.
Esta descoberta explica o constante "recuo" de estrelas e galáxias em relação umas às outras, o que leva à conclusão sobreexpansão do universo.
Finalmente, as conclusões de Friedman foram reconhecidas por Einstein, mais tarde ele mencionou os méritos do cientista soviético como o fundador da hipótese da expansão do Universo.
Não se pode dizer que haja contradições entre esta teoria e a teoria geral da relatividade, porém, com a expansão do Universo, deve ter havido um impulso inicial que provocou a dispersão das estrelas. Por analogia com a explosão, a ideia foi chamada de "Big Bang".
Stephen Hawking e o Princípio Antrópico
O resultado dos cálculos e descobertas de Stephen Hawking foi a teoria antropocêntrica da origem do Universo. Seu criador afirma que a existência de um planeta tão bem preparado para a vida humana não pode ser acidental.
A teoria da origem do universo de Stephen Hawking também prevê a evaporação gradual dos buracos negros, sua perda de energia e a emissão de radiação Hawking.
Como resultado da busca de evidências, mais de 40 características foram identificadas e verificadas, cuja observância é necessária para o desenvolvimento da civilização. O astrofísico americano Hugh Ross estimou a probabilidade de uma coincidência tão involuntária. O resultado foi o número 10-53.
Nosso universo inclui um trilhão de galáxias, 100 bilhões de estrelas cada. De acordo com os cálculos dos cientistas, o número total de planetas deve ser 1020. Este número é 33 ordens de grandeza menor do que o calculado anteriormente. Portanto, nenhum dos planetas em todas as galáxias pode combinar condições que seriam adequadas para a formação espontânea.vida.
A Teoria do Big Bang: O surgimento do Universo a partir de uma partícula insignificante
Os cientistas que apoiam a teoria do big bang compartilham a hipótese de que o universo é o resultado de um grand bang. O principal postulado da teoria é a afirmação de que antes desse evento, todos os elementos do Universo atual estavam contidos em uma partícula que tinha dimensões microscópicas. Enquanto dentro dele, os elementos eram caracterizados por um estado singular no qual indicadores como temperatura, densidade e pressão não podiam ser medidos. Eles são infinitos. A matéria e a energia neste estado não são afetadas pelas leis da física.
A causa da explosão, que ocorreu há 15 bilhões de anos, é chamada de instabilidade que surgiu dentro da partícula. Pequenos elementos dispersos marcaram o início do mundo que conhecemos hoje.
No início, o Universo era uma nebulosa formada por minúsculas partículas (menores que um átomo). Então, quando combinados, formaram átomos, que serviram de base para as galáxias estelares. Responder a perguntas sobre o que aconteceu antes da explosão, bem como o que a causou, são as tarefas mais importantes desta teoria da origem do Universo.
A tabela mostra esquematicamente os estágios da formação do universo após o big bang.
| O Estado do Universo | Cronograma | Temperatura esperada |
| Expansão (inflação) | De 10-45a10-37 segundos | Mais1026K |
| Quarks e elétrons aparecem | 10-6 c | Acima de 1013 K |
| Prótons e nêutrons são formados | 10-5 c | 1012K |
| Núcleos de hélio, deutério e lítio são formados | De 10-4 de a 3 min | De 1011 a 109 K |
| Átomos formados | 400 mil anos | 4000 K |
| Nuvem de gás continua a se expandir | 15 milhões de anos | 300 K |
| Nascem as primeiras estrelas e galáxias | 1 bilhão de anos | 20 K |
| Explosões de estrelas provocam a formação de núcleos pesados | 3 bilhões de anos | 10 K |
| O processo de nascimento das estrelas para | 10-15 bilhões de anos | 3 K |
| A energia de todas as estrelas está esgotada | 1014 anos | 10-2 K |
| Os buracos negros se esgotam e as partículas elementares nascem | 1040 anos | -20 K |
| Evaporação de todos os buracos negros termina | 10100 anos | De 10-60 a 10-40 K |
Como decorre dos dados acima, o Universo continua a se expandir e esfriar.
O aumento constante da distância entre as galáxias é o principal postulado: o que distingue a teoria do big bang. O surgimento do universo dessa forma pode ser confirmado pelas evidências encontradas. Há também motivos paranegações.
Problemática da teoria
Dado que a teoria do big bang não é comprovada na prática, não é surpreendente que existam várias questões que ela não é capaz de responder:
-
Singularidade. Esta palavra denota o estado do universo, comprimido a um único ponto. O problema da teoria do big bang é a impossibilidade de descrever os processos que ocorrem na matéria e no espaço em tal estado. A lei geral da relatividade não se aplica aqui, por isso é impossível fazer uma descrição matemática e equações para modelagem.
A impossibilidade fundamental de obter uma resposta à pergunta sobre o estado inicial do Universo desacredita a teoria de o começo. Suas exposições de não-ficção tendem a encobrir ou apenas mencionar essa complexidade de passagem. No entanto, para os cientistas que trabalham para fornecer uma base matemática para a teoria do big bang, essa dificuldade é reconhecida como um grande obstáculo.
- Astronomia. Nessa área, a teoria do big bang se depara com o fato de não poder descrever o processo de origem das galáxias. Com base em versões modernas de teorias, é possível prever como uma nuvem homogênea de gás aparece. Ao mesmo tempo, sua densidade agora deve ser de cerca de um átomo por metro cúbico. Para obter algo mais, não se pode fazer sem ajustar o estado inicial do Universo. A f alta de informação e experiência prática nesta área tornam-se sérios obstáculos à modelagem futura.
Há também uma discrepância em termos de cálculoa massa de nossa galáxia e os dados obtidos estudando a taxa de sua atração pela galáxia de Andrômeda. Aparentemente, o peso da nossa galáxia é dez vezes maior do que se pensava.
Cosmologia e física quântica
Hoje não existem teorias cosmológicas que não sejam baseadas na mecânica quântica. Afinal, trata-se da descrição do comportamento de partículas atômicas e subatômicas. A diferença entre a física quântica e a física clássica (exposta por Newton) é que esta última observa e descreve objetos materiais, enquanto a primeira assume uma descrição exclusivamente matemática da própria observação e medição. Para a física quântica, os valores materiais não são objeto de pesquisa, aqui o próprio observador é parte da situação em estudo.
Com base nessas características, a mecânica quântica tem dificuldade em descrever o Universo, pois o observador é parte do Universo. No entanto, falando do surgimento do universo, é impossível imaginar estranhos. As tentativas de desenvolver um modelo sem a participação de um observador externo foram coroadas com a teoria quântica da origem do Universo por J. Wheeler.
Sua essência é que a cada momento há uma divisão do Universo e a formação de um número infinito de cópias. Como resultado, cada um dos Universos paralelos pode ser observado e os observadores podem ver todas as alternativas quânticas. Ao mesmo tempo, os mundos original e novo são reais.
Padrão de inflação
A principal tarefa que a teoria da inflação se propõe a resolver está se tornandobusca de respostas para questões inexploradas pela teoria do big bang e teoria da expansão. A saber:
- Por que o universo está se expandindo?
- O que é o big bang?
Para tanto, a teoria inflacionária da origem do Universo prevê a extrapolação da expansão para o ponto zero no tempo, a conclusão de toda a massa do Universo em um ponto e a formação de um universo cosmológico singularidade, que é muitas vezes referida como o big bang.
Óbvia é a irrelevância da teoria geral da relatividade, que não pode ser aplicada neste momento. Como resultado, apenas métodos teóricos, cálculos e deduções podem ser aplicados para desenvolver uma teoria mais geral (ou "nova física") e resolver o problema da singularidade cosmológica.
Novas teorias alternativas
Apesar do sucesso do modelo de inflação cósmica, há cientistas que se opõem a ele, chamando-o de insustentável. Seu principal argumento é a crítica às soluções propostas pela teoria. Os opositores argumentam que as soluções resultantes deixam alguns detalhes ausentes, ou seja, em vez de resolver o problema dos valores iniciais, a teoria apenas os cobre com habilidade.
Alternativas são várias teorias exóticas, cuja ideia se baseia na formação de valores iniciais antes do big bang. Novas teorias da origem do universo podem ser brevemente descritas da seguinte forma:
- Teoria das cordas. Seus adeptos propõem, além das habituais quatro dimensões de espaço e tempo, introduzir dimensões adicionais. Eles poderiam desempenhar um papelestágios iniciais do Universo, e no momento estar em um estado compactado. Respondendo à pergunta sobre o motivo de sua compactação, os cientistas oferecem uma resposta dizendo que a propriedade das supercordas é a T-dualidade. Portanto, as cordas são "enroladas" em dimensões adicionais e seu tamanho é limitado.
- Teoria do farelo. Também é chamada de teoria M. De acordo com seus postulados, no início da formação do Universo, existe um espaço-tempo frio e estático de cinco dimensões. Quatro deles (espaciais) têm restrições, ou paredes - três-branas. Nosso espaço é uma das paredes, e a segunda está escondida. A terceira três branas está localizada no espaço quadridimensional, é limitada por duas branas limítrofes. A teoria considera uma terceira brana colidindo com a nossa e liberando uma grande quantidade de energia. São essas condições que se tornam favoráveis ao surgimento de um big bang.
Teorias cíclicas negam a singularidade do big bang, alegando que o universo passa de um estado para outro. O problema com tais teorias é o aumento da entropia, de acordo com a segunda lei da termodinâmica. Consequentemente, a duração dos ciclos anteriores foi menor e a temperatura da substância foi significativamente maior do que durante o big bang. A probabilidade de isso acontecer é extremamente baixa
Não importa quantas teorias existam sobre a origem do universo, apenas duas delas resistiram ao teste do tempo e superaram o problema da entropia cada vez maior. Eles foram desenvolvidos pelos cientistas Steinhardt-Turok e Baum-Frampton.
Essas teorias relativamente novas sobre a origem do universo foram apresentadas nos anos 80 do século passado. Eles têm muitos seguidores que desenvolvem modelos baseados nele, buscam evidências de validade e trabalham para resolver inconsistências.
Teoria das cordas
Uma das mais populares entre as teorias da origem do universo é a teoria das cordas. Antes de prosseguir com a descrição de sua ideia, é preciso entender os conceitos de um dos concorrentes mais próximos, o modelo padrão. Assume-se que a matéria e as interações podem ser descritas como um certo conjunto de partículas, divididas em vários grupos:
- Quarks.
- Léptons.
- Bosons.
Essas partículas são, de fato, os blocos de construção do universo, pois são tão pequenas que não podem ser divididas em componentes.
Uma característica distintiva da teoria das cordas é a afirmação de que tais tijolos não são partículas, mas cordas ultramicroscópicas que vibram. Ao mesmo tempo, oscilando em diferentes frequências, as cordas tornam-se análogas de várias partículas descritas no modelo padrão.
Para entender a teoria, deve-se perceber que as cordas não são qualquer matéria, são energia. Portanto, a teoria das cordas conclui que todos os elementos do universo são feitos de energia.
Fogo é uma boa analogia. Olhar para ele dá a impressão de sua materialidade, mas não pode ser tocado.
Cosmologia para crianças em idade escolar
Teorias da origem do Universo são brevemente estudadas nas escolas nas aulas de astronomia. Para estudantesdescrever as principais teorias sobre como nosso mundo foi formado, o que está acontecendo com ele agora e como ele se desenvolverá no futuro.
O objetivo das aulas é familiarizar as crianças com a natureza da formação das partículas elementares, elementos químicos e corpos celestes. As teorias da origem do universo para crianças são reduzidas a uma apresentação da teoria do big bang. Os professores usam material visual: slides, tabelas, cartazes, ilustrações. Sua principal tarefa é despertar o interesse das crianças pelo mundo que as cerca.
