Der Urknall und der Ursprung des Universums. Universum

Eine der Hauptfragen, die das menschliche Bewusstsein nicht verlässt, war und ist die Frage: „Wie ist das Universum erschienen?“. Natürlich gibt es auf diese Frage keine eindeutige Antwort, und es ist unwahrscheinlich, dass sie in naher Zukunft erhalten wird, aber die Wissenschaft arbeitet in diese Richtung und bildet ein bestimmtes theoretisches Modell des Ursprungs unseres Universums. Zunächst sollten wir die Haupteigenschaften des Universums betrachten, die im Rahmen des kosmologischen Modells beschrieben werden sollten:

• Das Modell muss die beobachteten Abstände zwischen Objekten sowie die Geschwindigkeit und Richtung ihrer Bewegung berücksichtigen. Solche Berechnungen basieren auf dem Hubble-Gesetz: cz =H0D, wo z- Rotverschiebung des Objekts, D- Entfernung zu diesem Objekt, c ist die Lichtgeschwindigkeit.
• Das Alter des Universums im Modell muss das Alter der ältesten Objekte der Welt übersteigen.
• Das Modell muss die anfängliche Elementhäufigkeit berücksichtigen.
• Das Modell muss das Observable berücksichtigen.
• Das Modell muss den beobachteten Relikthintergrund berücksichtigen.

Betrachten wir kurz die allgemein akzeptierte Theorie der Entstehung und frühen Entwicklung des Universums, die von der Mehrheit der Wissenschaftler unterstützt wird. Heute bezieht sich die Urknalltheorie auf die Kombination des Modells des heißen Universums mit dem Urknall. Und obwohl diese Konzepte zunächst unabhängig voneinander existierten, war es durch ihre Kombination möglich, die anfängliche chemische Zusammensetzung des Universums sowie das Vorhandensein kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zu erklären.

Nach dieser Theorie entstand das Universum vor etwa 13,77 Milliarden Jahren aus einem dichten, erhitzten Objekt – was im Rahmen der modernen Physik schwer zu beschreiben ist. Das Problem bei der kosmologischen Singularität ist unter anderem, dass bei ihrer Beschreibung die meisten physikalischen Größen wie Dichte und Temperatur gegen unendlich streben. Gleichzeitig ist bekannt, dass bei unendlicher Dichte (dem Maß des Chaos) gegen Null gehen sollte, was in keiner Weise mit unendlicher Temperatur vereinbar ist.

• • Die ersten 10 -43 Sekunden nach dem Urknall werden als Stadium des Quantenchaos bezeichnet. Die Natur des Universums in diesem Stadium der Existenz kann nicht im Rahmen der uns bekannten Physik beschrieben werden. Es findet eine Zersetzung einer kontinuierlichen einzelnen Raumzeit in Quanten statt.

• Das Planck-Moment ist der Moment des Endes des Quantenchaos, der auf 10 -43 Sekunden fällt. Zu diesem Zeitpunkt waren die Parameter des Universums gleich, wie die Planck-Temperatur (etwa 10 32 K). Zur Zeit der Planck-Ära wurden alle vier fundamentalen Wechselwirkungen (schwach, stark, elektromagnetisch und gravitativ) zu einer einzigen Wechselwirkung kombiniert. Es ist nicht möglich, das Planck-Moment als einen bestimmten langen Zeitraum zu betrachten, da die moderne Physik nicht mit kleineren Parametern als den Planck-Parametern arbeitet.
• Bühne. Die nächste Phase in der Geschichte des Universums war die inflationäre Phase. Im ersten Moment der Inflation trennte sich die Gravitationswechselwirkung von einem einzigen supersymmetrischen Feld (früher einschließlich der Felder fundamentaler Wechselwirkungen). Während dieser Zeit herrscht in der Materie ein Unterdruck, der einen exponentiellen Anstieg der kinetischen Energie des Universums bewirkt. Einfach ausgedrückt, während dieser Zeit begann das Universum sehr schnell anzuschwellen, und gegen Ende verwandelt sich die Energie physikalischer Felder in die Energie gewöhnlicher Teilchen. Am Ende dieser Phase steigt die Temperatur des Stoffes und der Strahlung deutlich an. Mit dem Ende der Inflationsphase zeichnet sich auch eine starke Wechselwirkung ab. Auch in diesem Moment entsteht.
• Das Stadium der Strahlungsdominanz. Die nächste Stufe in der Entwicklung des Universums, die mehrere Stufen umfasst. In diesem Stadium beginnt die Temperatur des Universums zu sinken, Quarks werden gebildet, dann Hadronen und Leptonen. Im Zeitalter der Nukleosynthese kommt es zur Bildung erster chemischer Elemente, Helium wird synthetisiert. Strahlung dominiert jedoch immer noch die Materie.
• Das Zeitalter der Herrschaft der Materie. Nach 10.000 Jahren übersteigt die Energie der Materie allmählich die Strahlungsenergie und ihre Trennung erfolgt. Die Substanz beginnt die Strahlung zu dominieren, ein Relikthintergrund erscheint. Außerdem verstärkte die Trennung von Materie mit Strahlung die anfänglichen Inhomogenitäten in der Materieverteilung erheblich, wodurch sich Galaxien und Supergalaxien zu bilden begannen. Die Gesetze des Universums nahmen die Form an, in der wir sie heute beobachten.

Das obige Bild setzt sich aus mehreren grundlegenden Theorien zusammen und gibt eine allgemeine Vorstellung von der Entstehung des Universums in den frühen Stadien seiner Existenz.

Woher kam das Universum?

Wenn das Universum aus einer kosmologischen Singularität entstanden ist, woher kam dann die Singularität? Eine genaue Antwort auf diese Frage ist noch nicht möglich. Betrachten wir einige kosmologische Modelle, die die „Geburt des Universums“ beeinflussen.

Zyklische Modelle

Diese Modelle basieren auf der Behauptung, dass das Universum schon immer existiert hat und sich sein Zustand im Laufe der Zeit nur ändert, indem es sich von Expansion zu Kontraktion bewegt – und umgekehrt.

• Steinhardt-Turok-Modell. Dieses Modell basiert auf der Stringtheorie (M-Theorie), da sie ein solches Objekt als "Brane" verwendet. Nach diesem Modell befindet sich das sichtbare Universum in einer 3-Brane, die periodisch alle paar Billionen Jahre mit einer anderen 3-Brane kollidiert, was eine Art Urknall verursacht. Außerdem beginnt unsere 3-Brane, sich von der anderen wegzubewegen und sich auszudehnen. Irgendwann überwiegt der Anteil der Dunklen Energie und die Expansionsrate der 3-Brane nimmt zu. Die kolossale Ausdehnung streut Materie und Strahlung so stark, dass die Welt fast homogen und leer wird. Schließlich kollidieren die 3-Branen erneut, was dazu führt, dass unsere in die Anfangsphase ihres Zyklus zurückkehrt und unser "Universum" neu erschafft.

• Die Theorie von Loris Baum und Paul Frampton besagt auch, dass das Universum zyklisch ist. Nach ihrer Theorie wird sich letztere nach dem Urknall aufgrund der Dunklen Energie ausdehnen, bis sie sich dem Moment des "Auflösens" der Raumzeit selbst nähert - dem Big Rip. Wie Sie wissen, nimmt in einem "geschlossenen System die Entropie nicht ab" (zweiter Hauptsatz der Thermodynamik). Aus dieser Aussage folgt, dass das Universum nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann, da während eines solchen Prozesses die Entropie abnehmen muss. Dieses Problem wird jedoch im Rahmen dieser Theorie gelöst. Nach der Theorie von Baum und Frampton zerfällt das Universum in einem Moment vor dem Big Rip in viele "Tücher", von denen jeder einen ziemlich kleinen Entropiewert hat. Diese „Flecken“ des ehemaligen Universums, die eine Reihe von Phasenübergängen durchlaufen, lassen Materie entstehen und entwickeln sich ähnlich wie das ursprüngliche Universum. Diese neuen Welten interagieren nicht miteinander, da sie mit einer Geschwindigkeit auseinander fliegen, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit. So vermieden Wissenschaftler auch die kosmologische Singularität, die nach den meisten kosmologischen Theorien die Geburt des Universums beginnt. Das heißt, im Moment des Endes seines Zyklus zerfällt das Universum in viele andere nicht interagierende Welten, die zu neuen Universen werden.
• Konforme zyklische Kosmologie - zyklisches Modell von Roger Penrose und Vahagn Gurzadyan. Nach diesem Modell kann das Universum in einen neuen Zyklus übergehen, ohne den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu verletzen. Diese Theorie basiert auf der Annahme, dass Schwarze Löcher die aufgenommene Information zerstören, was in gewisser Weise „legitimerweise“ die Entropie des Universums senkt. Dann beginnt jeder solche Existenzzyklus des Universums mit der Ähnlichkeit mit dem Urknall und endet mit einer Singularität.

Andere Modelle für den Ursprung des Universums

Unter anderen Hypothesen, die das Erscheinen des sichtbaren Universums erklären, sind die folgenden beiden am beliebtesten:

• Die chaotische Inflationstheorie ist die Theorie von Andrey Linde. Gemäß dieser Theorie gibt es ein Skalarfeld, das über sein gesamtes Volumen hinweg ungleichmäßig ist. Das heißt, in verschiedenen Regionen des Universums hat das Skalarfeld eine andere Bedeutung. Dann passiert in Bereichen mit schwachem Feld nichts, während Bereiche mit starkem Feld aufgrund seiner Energie beginnen, sich auszudehnen (Inflation), wodurch neue Universen entstehen. Ein solches Szenario impliziert die Existenz vieler Welten, die nicht gleichzeitig entstanden sind und ihre eigenen Elementarteilchen und folglich die Naturgesetze haben.
• Lee Smolins Theorie - legt nahe, dass der Urknall nicht der Beginn der Existenz des Universums ist, sondern nur ein Phasenübergang zwischen seinen beiden Zuständen. Da das Universum vor dem Urknall in Form einer kosmologischen Singularität existierte, die in der Natur der Singularität eines Schwarzen Lochs nahe kommt, schlägt Smolin vor, dass das Universum aus einem Schwarzen Loch entstanden sein könnte.

Ergebnisse

Trotz der Tatsache, dass zyklische und andere Modelle eine Reihe von Fragen beantworten, die die Urknalltheorie nicht beantworten kann, einschließlich des Problems der kosmologischen Singularität. Doch zusammen mit der Inflationstheorie erklärt der Urknall den Ursprung des Universums vollständiger und stimmt auch mit vielen Beobachtungen überein.

Heute untersuchen Forscher jedoch weiterhin intensiv mögliche Szenarien für die Entstehung des Universums, um eine unwiderlegbare Antwort auf die Frage „Wie ist das Universum entstanden?“ zu geben. – wird es in absehbarer Zeit nicht geben. Dafür gibt es zwei Gründe: Ein direkter Beweis kosmologischer Theorien ist praktisch unmöglich, nur indirekt; Selbst theoretisch gibt es keine Möglichkeit, genaue Informationen über die Welt vor dem Urknall zu erhalten. Aus diesen beiden Gründen können Wissenschaftler nur Hypothesen aufstellen und kosmologische Modelle erstellen, die die Natur des von uns beobachteten Universums am genauesten beschreiben.

***Die ersten 10 bis -43 Sekunden nach dem Urknall werden als Stadium des Quantenchaos bezeichnet. Die Natur des Universums in diesem Stadium der Existenz kann nicht im Rahmen der uns bekannten Physik beschrieben werden. Es findet eine Zersetzung einer kontinuierlichen einzelnen Raumzeit in Quanten statt.

***Plancks Moment ist der Moment des Endes des Quantenchaos, der in -43 Sekunden auf 10 fällt. Zu diesem Zeitpunkt waren die Parameter des Universums gleich den Planck-Werten, wie die Planck-Temperatur (etwa 1032 K). Zur Zeit der Planck-Ära wurden alle vier fundamentalen Wechselwirkungen (schwach, stark, elektromagnetisch und gravitativ) zu einer einzigen Wechselwirkung kombiniert. Es ist nicht möglich, das Planck-Moment als einen bestimmten langen Zeitraum zu betrachten, da die moderne Physik nicht mit kleineren Parametern als den Planck-Parametern arbeitet.

*** Stadium der Inflation. Die nächste Phase in der Geschichte des Universums war die inflationäre Phase. Im ersten Moment der Inflation trennte sich die Gravitationswechselwirkung von einem einzigen supersymmetrischen Feld (früher einschließlich der Felder fundamentaler Wechselwirkungen). Während dieser Zeit herrscht in der Materie ein Unterdruck, der einen exponentiellen Anstieg der kinetischen Energie des Universums bewirkt. Einfach ausgedrückt, während dieser Zeit begann das Universum sehr schnell anzuschwellen, und gegen Ende verwandelt sich die Energie physikalischer Felder in die Energie gewöhnlicher Teilchen. Am Ende dieser Phase steigt die Temperatur des Stoffes und der Strahlung deutlich an. Mit dem Ende der Inflationsphase zeichnet sich auch eine starke Wechselwirkung ab. Auch in diesem Moment entsteht die Baryonen-Asymmetrie des Universums.
[Die Baryonen-Asymmetrie des Universums ist ein beobachtetes Phänomen der Vorherrschaft von Materie gegenüber Antimaterie im Universum]

*** Stadium der Strahlungsdominanz. Die nächste Stufe in der Entwicklung des Universums, die mehrere Stufen umfasst. In diesem Stadium beginnt die Temperatur des Universums zu sinken, Quarks werden gebildet, dann Hadronen und Leptonen. Im Zeitalter der Nukleosynthese kommt es zur Bildung erster chemischer Elemente, Helium wird synthetisiert. Strahlung dominiert jedoch immer noch die Materie.

*** Das Zeitalter der Herrschaft der Materie. Nach 10.000 Jahren übersteigt die Energie der Materie allmählich die Strahlungsenergie und ihre Trennung erfolgt. Die Substanz beginnt die Strahlung zu dominieren, ein Relikthintergrund erscheint. Außerdem verstärkte die Trennung von Materie mit Strahlung die anfänglichen Inhomogenitäten in der Materieverteilung erheblich, wodurch sich Galaxien und Supergalaxien zu bilden begannen. Die Gesetze des Universums nahmen die Form an, in der wir sie heute beobachten.

Das obige Bild setzt sich aus mehreren grundlegenden Theorien zusammen und gibt eine allgemeine Vorstellung von der Entstehung des Universums in den frühen Stadien seiner Existenz.

Heute sprechen wir darüber, nun ja, wie ihr Universum. Es ist einfach so passiert, dass sie eines Tages von irgendwoher aufgetaucht ist, und jetzt sind wir alle hier. Jemand liest diesen Artikel, jemand bereitet sich auf eine Prüfung vor, verflucht alles auf der Welt ... Flugzeuge fliegen, Züge fahren, Planeten drehen sich, irgendwo passiert immer etwas. Menschen waren schon immer daran interessiert, eine komplexe Antwort auf eine einfache Frage zu kennen. Wie hat alles angefangen und wie sind wir dahin gekommen, wo wir jetzt sind? Mit anderen Worten, wie wurde das Universum geboren?

Hier sind sie also - verschiedene Versionen und Modelle des Ursprungs des Universums.

Kreationismus: Gott hat alles erschaffen

Unter allen Theorien über den Ursprung des Universums erschien diese als allererste. Eine sehr gute und bequeme Version, die vielleicht immer relevant sein wird. Übrigens glaubten viele Physiker an Gott, obwohl Wissenschaft und Religion oft als gegensätzliche Konzepte dargestellt werden. So sagte zum Beispiel Albert Einstein:

„Jeder ernsthafte Naturwissenschaftler muss irgendwie ein religiöser Mensch sein. Sonst kann er sich nicht vorstellen, dass die unglaublich subtilen Wechselwirkungen, die er beobachtet, nicht von ihm erfunden sind. Im unendlichen Universum offenbart sich die Aktivität des unendlich vollkommenen Geistes. Die übliche Vorstellung von mir als Atheist ist ein großes Missverständnis. Wenn diese Idee aus meinen wissenschaftlichen Arbeiten stammt, kann ich sagen, dass meine wissenschaftlichen Arbeiten nicht verstanden werden.

Die Urknalltheorie

Vielleicht das gebräuchlichste und bekannteste Modell für den Ursprung unseres Universums. Auf jeden Fall hat fast jeder davon gehört. Was sagt uns der Urknall? Einst, vor etwa 14 Milliarden Jahren, gab es keinen Raum und keine Zeit, und die gesamte Masse des Universums konzentrierte sich auf einen winzigen Punkt mit unglaublicher Dichte – in einer Singularität. In einem schönen Moment (wenn ich so sagen darf, es gab keine Zeit) konnte die Singularität es wegen der in ihr entstandenen Inhomogenität nicht ertragen, der sogenannte Urknall ereignete sich. Und seitdem dehnt sich das Universum ständig aus und kühlt ab.

Modell des expandierenden Universums

Es ist jetzt sicher bekannt, dass sich Galaxien und andere Weltraumobjekte voneinander entfernen, was bedeutet, dass sich das Universum ausdehnt. Im 20. Jahrhundert gab es viele alternative Theorien über den Ursprung des Universums. Eines der beliebtesten war das von Einstein selbst vertretene Modell eines stationären Universums. Nach diesem Modell dehnt sich das Universum nicht aus, sondern befindet sich aufgrund einer Art von Kraft, die es hält, in einem stationären Zustand.

Rotverschiebung - Dies ist die für entfernte Quellen beobachtete Abnahme der Strahlungsfrequenzen, die durch die Entfernung der Quellen (Galaxien, Quasare) voneinander erklärt wird. Diese Tatsache weist darauf hin, dass sich das Universum ausdehnt.

CMB-Strahlung - es ist wie das Echo eines Urknalls. Früher war das Universum ein heißes Plasma, das allmählich abkühlte. Seit jenen fernen Zeiten sind die sogenannten wandernden Photonen im Universum geblieben, die die kosmische Hintergrundstrahlung bilden. Zuvor war diese Strahlung bei höheren Temperaturen des Universums viel stärker. Nun entspricht sein Spektrum dem Strahlungsspektrum eines absolut festen Körpers mit einer Temperatur von nur noch 2,7 Kelvin.

Stringtheorie

Das moderne Studium der Evolution des Universums ist ohne seine Koordination mit der Quantentheorie unmöglich. So zum Beispiel im Rahmen der Stringtheorie (Stringtheorie geht von der Hypothese aus, dass alle elementarteilchen und ihre fundamentalen wechselwirkungen entstehen durch schwingungen und wechselwirkungen ultramikroskopischer quantenstränge) wird ein Mehruniversenmodell angenommen. Natürlich gab es auch einen Urknall, aber er geschah nicht einfach aus dem Nichts, sondern vielleicht als Ergebnis einer Kollision unseres Universums mit einem anderen, noch anderen Universum.

Tatsächlich gibt es neben dem Urknall, der unser Universum hervorgebracht hat, im multiplen Universum viele andere Urknalle, die viele andere Universen hervorbringen, die sich nach ihren eigenen entwickeln, die sich von den uns bekannten Gesetzen der Physik unterscheiden.

Höchstwahrscheinlich werden wir nie genau wissen, wie, wo und warum das Universum erschienen ist. Trotzdem kann man sehr lange und interessant darüber nachdenken, und damit Sie genug Stoff zum Nachdenken haben, empfehlen wir Ihnen, sich ein spannendes Video zum Thema moderne Theorien zur Entstehung des Universums anzusehen.

Die Probleme der Entwicklung des Universums sind zu groß. So massiv, dass sie tatsächlich nicht einmal Probleme darstellen. Überlassen wir es den theoretischen Physikern, sich darüber den Kopf zu zerbrechen, und begeben wir uns aus den Tiefen des Universums auf die Erde, wo vielleicht ein unfertiges Studium oder ein Diplom auf uns wartet. Wenn ja, bieten wir unsere eigene Lösung für dieses Problem an. Buchen Sie einen tollen Job Autoren Zaochnik, atme leicht und sei in Harmonie mit dir selbst und dem Universum.

7. März 2015, 18:50 Uhr

Universum ist die ganze Welt um uns herum. Dies sind andere Planeten und Sterne, unser Planet Erde, seine Pflanzen und Tiere, du und ich – all dies ist das Universum, einschließlich dessen, was außerhalb der Erde ist – der Weltraum, Planeten, Sterne. Das ist Materie ohne Ende und Rand, die die unterschiedlichsten Formen ihrer Existenz annimmt.

Universum ist alles was existiert. Von kleinsten Staubkörnern und Atomen bis hin zu riesigen Ansammlungen der Materie von Sternwelten und Sternsystemen. Das Universum oder Kosmos besteht aus riesigen Sternhaufen.

Woher kam das alles?

Es gibt mehrere Theorien, von denen die bekannteste die Urknalltheorie ist.

Vor 70 Jahren entdeckte der amerikanische Astronom Edwin Hubble, dass sich Galaxien im roten Teil des Farbspektrums befinden. Dies bedeutete nach dem "Doppler-Effekt", dass sie sich voneinander entfernten. Außerdem ist das Licht von weiter entfernten Galaxien „röter“ als das Licht von näheren, was auf eine geringere Geschwindigkeit der entfernteren hindeutet. Das Bild der Ausdehnung riesiger Materiemassen ähnelte frappierend dem Bild einer Explosion. Dann wurde die Urknalltheorie vorgeschlagen.

Berechnungen zufolge geschah dies vor etwa 13,7 Milliarden Jahren. Zum Zeitpunkt der Explosion war das Universum ein "Punkt" mit einer Größe von 10 bis 33 Zentimetern. Die Länge des gegenwärtigen Universums wird von Astronomen auf 156 Milliarden Lichtjahre geschätzt (zum Vergleich: Ein „Punkt“ ist so oft kleiner als ein Proton - der Kern eines Wasserstoffatoms, wie oft das Proton selbst kleiner ist als der Mond ).

Die Substanz an der „Spitze“ war extrem heiß, was bedeutet, dass während der Explosion viele Lichtquanten erschienen. Natürlich kühlt alles mit der Zeit ab und die Quanten streuen über den entstehenden Weltraum, aber die Echos des Urknalls sollen bis heute überlebt haben.
Die erste Bestätigung der Tatsache der Explosion kam 1964, als die amerikanischen Radioastronomen R. Wilson und A. Penzias elektromagnetische Relikte mit einer Temperatur von etwa 3° Kelvin (-270° C) entdeckten. Diese für Wissenschaftler unerwartete Entdeckung wurde zugunsten des Urknalls gewertet.

Aus der superheißen Wolke subatomarer Teilchen, die sich allmählich in alle Richtungen ausdehnten, begannen sich allmählich Atome, Substanzen, Planeten, Sterne und Galaxien zu bilden, und schließlich erschien Leben. Das Universum dehnt sich immer noch aus, und es ist nicht bekannt, wie lange dies anhalten wird. Vielleicht stößt sie eines Tages an ihre Grenzen.

Die Theorie des Urknalls hat viele Fragen beantwortet, mit denen sich die Kosmologie konfrontiert sah, aber leider oder vielleicht zum Glück auch eine Reihe neuer Fragen aufgeworfen. Insbesondere: Was geschah vor dem Urknall? Was hat dazu geführt, dass sich das Universum auf eine unvorstellbare Temperatur von über 1032 Grad K erwärmt hat? Warum ist das Universum überraschend homogen, während sich die Materie bei jeder Explosion äußerst ungleichmäßig in verschiedene Richtungen zerstreut?

Aber das Hauptgeheimnis ist natürlich das „Phänomen“. Es ist nicht bekannt, woher es kam, wie es entstanden ist. In populärwissenschaftlichen Veröffentlichungen wird das Thema „Phänomen“ meist ganz ausgespart und in wissenschaftlichen Fachpublikationen als aus wissenschaftlicher Sicht nicht hinnehmbar beschrieben. Stephen Hawking, ein weltbekannter Wissenschaftler, Professor an der University of Cambridge, und J. F. R. Ellis, Professor für Mathematik an der University of Cape Town, sagen es in ihrem Buch „The Long Scale of Space-Time Structure“ direkt: „The results Wir haben erreicht, dass das Konzept unterstützt wird, dass das Universum vor einer endlichen Anzahl von Jahren entstanden ist. Der Ausgangspunkt der Theorie der Entstehung des Universums durch den Urknall – das sogenannte „Phänomen“ – liegt jedoch jenseits der bekannten Gesetze der Physik.

Gleichzeitig sollte berücksichtigt werden, dass das Problem des „Phänomens“ nur ein Teil eines viel größeren Problems ist, des Problems der eigentlichen Quelle des Anfangszustands des Universums. Mit anderen Worten: Wenn das Universum ursprünglich zu einem Punkt komprimiert war, was brachte es dann in diesen Zustand?

In einem Versuch, das „Phänomen“-Problem zu umgehen, schlagen einige Wissenschaftler andere Hypothesen vor. Eine davon ist die Theorie des „pulsierenden Universums“. Ihrer Meinung nach schrumpft das Universum unendlich immer wieder entweder bis zu einem Punkt oder dehnt sich bis zu einigen Grenzen aus. Ein solches Universum hat weder Anfang noch Ende, es gibt nur Expansions-Kontraktions-Zyklen. Gleichzeitig argumentieren die Autoren der Hypothese, dass das Universum schon immer existiert hat, wodurch die Frage nach dem „Anfang der Welt“ scheinbar beseitigt wird.

Aber Tatsache ist, dass noch niemand eine befriedigende Erklärung für den Mechanismus der Pulsation geliefert hat. Warum passiert es? Was sind die Ursachen? Der Nobelpreisträger Physiker Steven Weinberg weist in seinem Buch The First Three Minutes darauf hin, dass mit jeder nächsten Pulsation im Universum das Verhältnis der Anzahl der Photonen zur Anzahl der Nukleonen zwangsläufig zunehmen muss, was zum Erlöschen neuer Pulsationen führt. Weinberg kommt zu dem Schluss, dass die Anzahl der Pulsationszyklen des Universums daher endlich ist, was bedeutet, dass sie irgendwann aufhören müssen. Folglich hat das „pulsierende Universum“ ein Ende und daher auch einen Anfang.

Eine andere Theorie zur Entstehung des Universums ist die Theorie der „weißen Löcher“ oder Quasare, die ganze Galaxien aus sich „ausspucken“.
Interessant ist auch die Theorie der „raumzeitlichen Tunnel“ oder „Raumkanäle“. Die Idee zu ihnen wurde erstmals 1962 von dem amerikanischen theoretischen Physiker John Wheeler in dem Buch Geometrodynamics geäußert, in dem der Forscher die Möglichkeit außerräumlicher, außerordentlich schneller intergalaktischer Reisen formulierte. Einige Versionen des Konzepts der "Raumkanäle" ziehen die Möglichkeit in Betracht, sie zu verwenden, um in die Vergangenheit und Zukunft sowie in andere Universen und Dimensionen zu reisen.

Der Stanford-Physiker Andrei Linde stellt Fragen, die die Urknalltheorie nicht beantworten kann. Einige von ihnen wurden 2007 in einem Artikel des Stanford Alumni Magazins geäußert: „Was genau ist explodiert? Warum explodierte es genau in diesem Moment und überall gleichzeitig? Was existierte vor dem Urknall?

Aus Lindes Sicht war der Urknall kein einmaliges Ereignis, sondern eine ungeordnete und verstreute Inflation. Er entwickelte seine chaotische Theorie der Inflation in den 1980er Jahren: Urknall-ähnliche Expansionen könnten überall im Weltraum stattfinden, wenn genügend potenzielle Energie vorhanden wäre.

„Wir gingen davon aus, dass das gesamte Universum in einem Moment entstanden ist“, sagt Linde. - Aber eigentlich ist es das nicht".

Die CMB-Forschung in den 1990er Jahren zeigte unterschiedliche Intensitäten und lieferte einige Beweise für die Unterstützung der chaotischen Inflationstheorie.

Linde glaubt, dass der Kosmos aus einer sehr breiten Perspektive betrachtet nicht in den von der Wissenschaft geschaffenen Rahmen passt: „Statt eines Universums, in dem es ein physikalisches Gesetz gibt, schafft die ewige chaotische Inflation das Bild eines sich selbst erhaltenden und ewigen Multiversums wo alles möglich ist“, sagt Linde. - Parallele Linien können sich in sehr großer Entfernung schneiden. Die Gesetze der Physik können sich ändern... Wir können nur nicht sehen, wann es passiert. Wir sind wie Ameisen in einem riesigen Ball.“

Andere Theorien über den Ursprung des Universums:

Ekpyrotische Theorie

Anhänger dieser Theorie glauben, dass es ein Paralleluniversum zu unserem gibt, das von Zeit zu Zeit mit einer "Schwester" kollidiert. Die Energie der Kollision führt zu enormen Störungen des Weltraums, wodurch Teilchen entstehen, die dann Gasnebel, Galaxien, Sterne und andere kosmische Körper bilden.

Nach der Kollision zerstreuen sich die Universen, aber je weiter sie zerstreuen, desto stärker beginnen sie, sich gegenseitig anzuziehen (und warum nicht?). Allmählich nähern sie sich wieder, und zu diesem Zeitpunkt gibt es in beiden Universen keine Sterne und andere Objekte mehr, alles ist gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik gleichmäßig verteilt.

Die Universen kollidieren wieder, und wieder führt die Energie der Kollision zu Teilchen, und so weiter, es ist ein endloser Kreislauf.

weiße Löcher

Wir alle haben von der Existenz von Schwarzen Löchern gehört. Im Allgemeinen kann ihre Existenz derzeit nur aus der Störung von Gravitationsfeldern / Ablenkung von Licht erraten werden. Aber Wissenschaftler sprechen bereits von der Existenz weißer Löcher. Wenn Materie von einem Schwarzen Loch absorbiert wird, muss sie schließlich irgendwo ausgestoßen werden, oder?

Und theoretisch gibt es Punkte, an denen Materie eher emittiert als absorbiert wird. Bisher wurden sie nicht entdeckt, aber Anhänger dieser Theorie lassen keine Hoffnung auf die Entdeckung eines Weißen Lochs in naher Zukunft.

Im Allgemeinen verstößt die Existenz von Weißen Löchern, falls sie tatsächlich entdeckt werden, gegen mehrere grundlegende Gesetze der Physik auf einmal. Und wenn ein wirklich weißes Loch entdeckt wird, dann muss das Fundament der aktuellen Wissenschaft geflickt werden, und zwar sehr gründlich (übrigens zum x-ten Mal).

Das Universum ist die Schöpfung eines Schwarzen Lochs

Eine sehr interessante Theorie, nach der Schwarze Löcher, die Materie aus dem Nichts werfen, tatsächlich neue Universen erschaffen, die sogar noch schneller erscheinen als Pilze nach Regen. Jedes von einem Schwarzen Loch absorbierte Teilchen kann der Beginn eines neuen Universums sein, nachdem das Teilchen, das mit enormer Energie ausgestattet ist, explodiert. Es wird ein Urknall sein, und es gibt viele solcher Explosionen.

Jedes erzeugte Universum wiederum erzeugt neue Schwarze Löcher und diese – neue Universen. Im Allgemeinen dreht sich der Kopf, es ist sehr schwierig, sich all diesen endlosen Wirbelwind vorzustellen.

Quantentheorie der Welten

Diese Theorie wird oft von Science-Fiction-Autoren in ihren Werken verwendet. Sein Wesen liegt in der ständigen Verzweigung von Variationen. Jetzt entscheiden Sie zum Beispiel, ob Sie einkaufen gehen oder den Fernseher einschalten. In der einen Variante gehst du in den Laden, in der anderen schaltest du den Fernseher ein. Wir haben bereits zwei Universen, die sich sehr wenig voneinander unterscheiden, aber je weiter entfernt, desto stärker die Unterschiede.

Und im Allgemeinen "verzweigen" sich Variationen in Abhängigkeit von vielen Faktoren, einschließlich des Verhaltens von Atomen, die sich in verschiedene Richtungen bewegen, und so weiter. Infolgedessen erscheinen jeden Moment Milliarden von Milliarden neuer Invarianzen, und je weiter sie voneinander entfernt sind, desto mehr unterscheiden sich diese Universen.

Bildlich kann man sich das wie einen Fächer vorstellen, dessen jeder Flügel unendlich geteilt ist, und jeder der nachfolgenden Teile wieder geteilt ist, und so weiter ...

Nun gibt es eine Vielzahl von Annahmen über den möglichen Ursprung des Universums. Aber keiner von ihnen kann eine klare Antwort auf die Hauptfrage geben, wie es erschienen ist.

Es ist paradox, dass nach dem Studium und der Analyse einer der Theorien und dem Finden einer ausreichenden Anzahl überzeugender Urteile in ihr das Verständnis der anderen Theorie auch eine beträchtliche Anzahl von Argumenten liefert.

Deshalb wird seit vielen Jahren nach einer eindeutigen Antwort auf diese Frage gesucht.

Im Moment gibt es 3 Haupttheorien über den Ursprung des Universums:

• theologisch;
• Die Urknalltheorie";
• naturwissenschaftliche und philosophische Theorie.

Theologischer Ansatz

Wenn wir eine der ältesten Theorien über den Ursprung des Universums betrachten, die in der Bibel beschrieben wird, dann geht der Ursprung der Welt auf 5508 v. Chr. zurück.

Die theologische Sichtweise über die Entstehung der Welt ist seit langem bekannt, aber ihre Anhänger sind hauptsächlich tief religiöse Menschen und Geistliche.

Diese Theorie wird am häufigsten von Wissenschaftlern kritisiert, die den Ursprung der Welt und ihren Aufbau ganz anders betrachten.

Wenn wir uns dem erklärenden Wörterbuch zuwenden, werden wir dort lesen, dass das Universum ein Weltanschauungssystem ist, das die kosmische Unendlichkeit und alle darin enthaltenen Körper umfasst.

Eine alternativere Definition des Begriffs „Universum“ ist „ein Haufen von Sternkörpern und Galaxien“.

Der Urknall ist der Beginn des Universums

Aus wissenschaftlicher Sicht ist die populärste Theorie zur Erklärung des Ursprungs des Universums die sogenannte "Urknall"-Theorie.

Diese Version besagt, dass das Universum vor etwa 20 Milliarden Jahren wie ein kleines Sandkorn aussah. Aber trotz der geringen Größe dieser Substanz betrug ihre Dichte mehr als 1100 g/cm3. Natürlich umfasste diese Substanz damals keine Sterne, Planeten oder Galaxien. Es stellte nur ein gewisses Potential für die Erschaffung vieler Himmelskörper dar.

Die hohe Dichte verursachte eine Explosion, die ein Sandkorn in Millionen Teile zerteilen konnte, aus denen das Universum entstand.

Es gibt eine andere Theorie über den Ursprung des Universums. Seine Essenz spiegelt die Urknalltheorie wider. Die einzige Ausnahme ist die Tatsache, dass das Universum in der zweiten Theorie angeblich nicht aus Materie, sondern aus Vakuum entstanden ist. Mit anderen Worten, die Welt entstand durch eine Explosion im Vakuum.

Das Wort "Vakuum" wird aus dem Lateinischen als "Leere" übersetzt, aber unter Leere versteht man üblicherweise nicht die allgemein akzeptierte Bedeutung dieses Wortes, sondern einen bestimmten Zustand, in dem alle Dinge existieren. Vakuum neigt dazu, seine Struktur auf die gleiche Weise zu ändern wie Wasser und verwandelt sich in einen Feststoff oder ein Gas. Bei einem dieser Übergänge von einem Zustand in einen anderen ereignete sich eine Explosion, die das Universum hervorbrachte.

Die Entwicklung der „Urknall“-Theorie ermöglichte die Beantwortung vieler wichtiger Fragen, stellte Wissenschaftler aber gleichzeitig vor noch mehr neue. Was führte zum Beispiel zur Instabilität des Singularitätspunktes und welchen Zustand hatte das Teilchen vor dem Urknall? Eines der Hauptgeheimnisse bleibt der Ursprung und die Natur von Raum und Zeit.

Wissenschaftliche und philosophische Theorie

Neben theologischen und wissenschaftlichen Hypothesen, die den Ursprung des Universums erklären, gibt es auch einen wissenschaftlichen und philosophischen Ansatz zu diesem Thema.

Die wissenschaftliche und philosophische Theorie betrachtet die Erschaffung des Universums durch einen bestimmten vernünftigen Anfang. Dieser Ansatz impliziert die unbeständige Existenz der Welt, da es einen festen Ursprung gibt. Die Theorie beschreibt auch das ständige Wachstum und die Entwicklung des Universums. Solche Schlussfolgerungen wurden von Wissenschaftlern gezogen, die an der Untersuchung der Zusammensetzung und Ausstrahlung von Sternkörpern beteiligt waren.

„Studien der Milchstraße, die in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts durchgeführt wurden, ergaben, dass die Sternstrahlung in den roten Bereich des Spektrums verschoben ist und je weiter der Stern von der Erde entfernt ist, desto ausgeprägter ist sie. Diese Tatsache wurde zur Grundlage für die Schlussfolgerungen der Wissenschaftler über das ständige Wachstum und die Expansion des Universums.

Das Universum, das Wissenschaftler ständig fotografieren, verändert sich ständig.

Eine weitere Tatsache, die die Expansion des Universums bestätigt, ist ein Phänomen, das als "Tod" eines Sterns bezeichnet wird.

Entsprechend der chemischen Zusammensetzung besteht der Körper eines Sterns aus Wasserstoff, der an vielen Reaktionen teilnimmt und sich in schwerere Elemente verwandelt. Nachdem der größte Teil des Wasserstoffs reagiert hat, tritt der "Tod" des Sterns ein. Einige Theorien behaupten, dass die Planeten das Ergebnis dieses Phänomens sind.

Diese Studien bestätigten eine weitere Annahme: Der Wasserstoffzerfall ist ein natürlicher und irreversibler Prozess, und das Universum bewegt sich auf sein Ende zu.

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