Тери Пратчет описва традиционния възглед за създаването на Вселената като нещо подобно: „В началото нямаше нищо, което да експлодира“. Настоящият възглед за космологията предполага, че разширяващата се Вселена произлиза от Големия взрив и е добре подкрепена от доказателствата под формата на CMB и червено изместване на далечната светлина: Вселената се разширява през цялото време.
И все пак не всички бяха убедени в това. През годините са предлагани различни алтернативи и мнения. Някои интересни предположения остават, уви, непроверими с настоящата ни технология. Други са полети на фантазия в бунт срещу неразбираемостта на Вселената, която сякаш се противопоставя на човешките представи за здравия разум.
Теория на стационарната вселена
Според наскоро възстановен ръкопис на Алберт Айнщайн, великият учен отдава почит на британския астрофизик Фред Хойл за теорията му, че пространството може да се разширява неограничено, като същевременно поддържа еднаква плътност, ако нова материя непрекъснато се генерира чрез спонтанно генериране. В продължение на десетилетия мнозина смятаха, че идеите на Хойл са глупости, но наскоро открит документ показва, че Айнщайн поне сериозно е обмислял своята теория.
Теорията за стационарната вселена е предложена през 1948 г. от Херман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл. Тя излезе от идеалния космологичен принцип, който казва, че Вселената изглежда по същество една и съща във всяка точка по всяко време (в макроскопичен смисъл). От философска гледна точка е привлекателна, защото тогава Вселената няма начало и край. Теорията е популярна през 50-те и 60-те години. Изправени пред индикации, че Вселената се разширява, нейните привърженици предполагат, че във Вселената непрекъснато се създава нова материя, с постоянна, но умерена скорост от няколко атома на кубичен километър годишно.
Наблюденията на квазари в далечни (и стари, от наша гледна точка) галактики, които не съществуват в нашия звезден квартал, охладиха ентусиазма на теоретиците и най-накрая беше развенчан, когато учените откриха космическа фонова радиация. Въпреки това, въпреки че теорията на Хойл не му спечели лаври, той направи серия от изследвания, които показаха как във Вселената се появяват атоми, по-тежки от хелия. (Те се появяват по време на жизнения цикъл на първите звезди при високи температури и налягане). По ирония на съдбата той е и един от създателите на термина „голям взрив“.
уморена светлина
Едуин Хъбъл забеляза, че дължините на светлината от далечни галактики се изместват към червения край на спектъра в сравнение със светлината, излъчвана от близките звездни тела, което показва загуба на енергия от фотони. "Червеното изместване" се обяснява в контекста на разширението след Големия взрив като функция на ефекта на Доплер. Вместо това привържениците на моделите на стационарна вселена предполагат, че фотоните на светлината губят енергия постепенно, докато пътуват през пространството, движейки се към по-дълги дължини на вълната, по-малко енергични в червения край на спектъра. Тази теория е предложена за първи път от Фриц Цвики през 1929 г.
Има редица проблеми, свързани с уморената светлина. Първо, няма начин да променим енергията на фотона, без да променим неговия импулс, което би трябвало да доведе до ефект на замъгляване, който не наблюдаваме. Второ, това не обяснява наблюдаваните модели на излъчване на свръхнова светлина, които се вписват идеално в модела на разширяващата се Вселена и специалната теория на относителността. И накрая, повечето уморени светлинни модели се основават на неразширяваща се вселена, но това води до фонов радиационен спектър, който е несъвместим с нашите наблюдения. Числено, ако хипотезата за уморената светлина беше вярна, цялото наблюдавано космическо фоново излъчване би трябвало да идва от източници, които са по-близо до нас от галактиката Андромеда (най-близката до нас галактика) и всичко отвъд нея би било за нас невидимо.
Вечна инфлация
Повечето съвременни модели на ранната Вселена постулират кратък период на експоненциален растеж (известен като инфлация), причинен от енергията на вакуума, по време на който съседните частици са бързо разделени от огромни области на пространството. След това надуване енергията на вакуума се разпада в гореща плазмена супа, в която се образуват атоми, молекули и т.н. В теорията за вечната инфлация този процес на инфлация никога не е завършвал. Вместо това космическите мехурчета ще спрат да се разширяват и ще влязат в нискоенергийно състояние, само за да се разширят в инфлационно пространство. Такива мехурчета биха били като мехурчета пара във вряща тенджера с вода, само че този път тенджерата щеше да става все по-голяма през цялото време.
Според тази теория нашата Вселена е един от мехурчетата на множествената вселена, характеризиращ се с постоянна инфлация. Един аспект на тази теория, който може да бъде тестван, е предположението, че две вселени, които са достатъчно близки, за да се срещнат, ще причинят смущения в пространството-времето на всяка вселена. Най-добрата подкрепа за такава теория би била намирането на доказателства за такова смущение във фона на CMB.
Първият инфлационен модел беше предложен от съветския учен Алексей Старобински, но той стана известен на Запад благодарение на физика Алън Гут, който предположи, че ранната Вселена е могла да се преохлади и да позволи експоненциален растеж да започне дори преди Големия взрив. Андрей Линде взе тези теории и разработи на тяхна основа теорията за "вечното хаотично разширение", според която вместо необходимостта от Голям взрив, с необходимата потенциална енергия, разширяването може да започне във всяка точка на скаларното пространство и да се случи постоянно в мултивселената.
Ето какво казва Линде: "Вместо вселена с един-единствен закон на физиката, вечната хаотична инфлация предполага самоутвърждаваща се и вечно съществуваща мултивселена, в която всичко е възможно."
Мираж на четириизмерна черна дупка
Стандартният модел на Големия взрив твърди, че Вселената е избухнала от безкрайно плътна сингулярност, но това не улеснява обясняването на почти еднаква температура, като се има предвид относително краткото време (по космически стандарти), изминало от това насилствено събитие . Някои смятат, че това може да се обясни с неизвестна форма на енергия, която е накарала Вселената да се разширява по-бързо от скоростта на светлината. Група физици от Института по теоретична физика на Периметъра предположиха, че Вселената може да бъде по същество триизмерен мираж, създаден в хоризонта на събитията на четириизмерна звезда, колабираща в черна дупка.
Ниайеш Афшорди и колегите му проучиха предложение от 2000 г., направено от екип от университета Лудвиг Максимилиан в Мюнхен, че нашата вселена може да бъде само една мембрана, съществуваща в четириизмерна "обемна вселена". Те смятат, че ако тази масивна вселена съдържа и четириизмерни звезди, те биха могли да се държат като своите триизмерни колеги в нашата вселена – да експлодират в свръхнови и да се срутят в черни дупки.
Триизмерните черни дупки са заобиколени от сферична повърхност - хоризонта на събитията. Докато повърхността на хоризонта на събитията на 3D черна дупка е 2D, формата на хоризонта на събитията на 4D черна дупка трябва да бъде 3D – хиперсфера. Когато екипът на Афшорди симулирал смъртта на четириизмерна звезда, те открили, че изригналият материал образува триизмерна брана (мембрана) около хоризонта на събитията и бавно се разширява. Екипът предположи, че нашата вселена може да бъде мираж, образуван от отломки от външните слоеве на четириизмерна колапсираща звезда.
Тъй като една 4D обемна вселена може да е много по-стара или дори безкрайно стара, това обяснява равномерната температура, наблюдавана в нашата вселена, въпреки че някои скорошни доказателства сочат, че може да има отклонения, които правят традиционния модел по-добър.
Огледална вселена
Един от объркващите проблеми на физиката е, че почти всички приети модели, включително гравитацията, електродинамиката и теорията на относителността, работят еднакво добре при описването на Вселената, независимо дали времето върви напред или назад. В реалния свят знаем, че времето се движи само в една посока и стандартното обяснение за това е, че нашето възприятие за времето е само продукт на ентропия, в който редът се разтваря в безпорядък. Проблемът с тази теория е, че тя предполага, че нашата Вселена е започнала с високо подредено състояние и ниска ентропия. Много учени не са съгласни с идеята за ранна вселена с ниска ентропия, която определя посоката на времето.
Джулиан Барбър от Оксфордския университет, Тим Козловски от университета в Ню Брънсуик и Флавио Меркати от Института по теоретична физика на периметъра разработиха теория, че гравитацията кара времето да тече напред. Те изучават компютърни симулации на частици с 1000 точки, взаимодействащи помежду си под въздействието на нютонова гравитация. Оказа се, че независимо от техния размер или размер, частиците в крайна сметка образуват състояние с ниска сложност с минимален размер и максимална плътност. След това тази система от частици се разширява в двете посоки, създавайки две симетрични и противоположни стрели на времето, а с това и по-подредени и сложни структури от двете страни.
Това предполага, че Големият взрив е довел до създаването на не една, а две вселени, във всяка от които времето тече в обратна посока от другата. Според Барбър:
„Тази двубъдеща ситуация ще покаже едно хаотично минало и в двете посоки, което означава, че по същество ще има две вселени от двете страни на централната държава. Ако са достатъчно сложни, и двете страни ще подкрепят наблюдатели, които могат да възприемат протичането на времето в обратна посока. Всички съзнателни същества ще определят своята стрела на времето като отдалечаване от централното състояние. Те ще си помислят, че сега живеем в тяхното далечно минало.”
Конформна циклична космология
Сър Роджър Пенроуз, физик от Оксфордския университет, вярва, че Големият взрив не е началото на Вселената, а само преход, тъй като преминава през цикли на разширяване и свиване. Пенроуз предполага, че геометрията на пространството се променя с времето и става все по-сложна, както е описано от математическата концепция на тензора на кривината на Weyl, който започва от нула и се увеличава с времето. Той вярва, че черните дупки действат чрез намаляване на ентропията на Вселената и когато последната достигне края на разширяването, черните дупки поглъщат материя и енергия и в крайна сметка една друга. Тъй като материята се разпада в черните дупки, тя изчезва в процеса на излъчване на Хокинг, пространството става хомогенно и се изпълва с безполезна енергия.
Това води до концепцията за конформна инвариантност, симетрията на геометрии с различни мащаби, но една и съща форма. Когато Вселената вече не може да отговаря на първоначалните условия, Пенроуз вярва, че една конформна трансформация ще доведе до изглаждане на геометрията на пространството и деградиралите частици ще се върнат в състояние на нулева ентропия. Вселената се срива в себе си, готова да избухне в нов Голям взрив. От това следва, че Вселената се характеризира с повтарящ се процес на разширяване и свиване, който Пенроуз разделя на периоди, наречени "еони".
Панроуз и неговият партньор Ваагн (Вахе) Гурзадян от Ереванския физически институт в Армения, събраха сателитни CMB данни на НАСА и казаха, че са открили 12 отделни концентрични пръстена в данните, за които смятат, че могат да бъдат доказателство за гравитационни вълни, причинени от сблъсък на супермасивно черно. дупки в края на предишния еон. Засега това е основното доказателство на теорията на конформната циклична космология.
Студеният голям взрив и колапсиращата вселена
Стандартният модел на Големия взрив казва, че след като цялата материя избухна от сингулярността, тя набъбна в гореща и плътна вселена и започна бавно да се охлажда в продължение на милиарди години. Но тази сингулярност създава редица проблеми, когато се опитваме да я вместим в общата теория на относителността и квантовата механика, така че космологът Кристоф Ветерих от университета в Хайделберг предположи, че Вселената е могла да започне като студено и огромно празно пространство, което става активно само защото договори, които не могат да се разширяват според стандартния модел.
В този модел червеното отместване, наблюдавано от астрономите, може да се дължи на увеличаването на масата на Вселената, докато тя се свива. Светлината, излъчвана от атомите, се определя от масата на частиците, повече енергия се появява, когато светлината се движи към синята част на спектъра и по-малко към червената.
Основният проблем с теорията на Wetterich е, че тя не може да бъде потвърдена чрез измервания, тъй като ние сравняваме само съотношенията на различните маси, а не самите маси. Един физик се оплака, че този модел е подобен на казването, че Вселената не се разширява, а че линейката, с която я измерваме, се свива. Ветерих каза, че не смята своята теория за заместител на Големия взрив; той само отбеляза, че корелира с всички известни наблюдения на Вселената и може да бъде по-„естествено“ обяснение.
Картър кръгове
Джим Картър е учен любител, който е разработил лична теория за Вселената, базирана на вечна йерархия от „цирклони“, хипотетични кръгли механични обекти. Той вярва, че цялата история на Вселената може да се обясни като поколения цирклони, развиващи се в процеса на възпроизвеждане и делене. Ученият стига до това заключение, след като наблюдава перфектен пръстен от мехурчета, излизащи от дихателния му апарат по време на гмуркане през 70-те години на миналия век, и усъвършенства теорията си с експерименти, включващи контролирани димни пръстени, кофи за боклук и гумени чаршафи. Картър ги смята за физическото въплъщение на процес, наречен цирклон синхрон.
Той каза, че синхронът с цирклон е по-добро обяснение за създаването на Вселената от теорията за Големия взрив. Неговата теория за живата вселена постулира, че поне един водороден атом винаги е съществувал. В началото един-единствен антиводороден атом плаваше в триизмерна празнота. Тази частица имаше същата маса като цялата Вселена и се състоеше от положително зареден протон и отрицателно зареден антипротон. Вселената беше в пълна идеална дуалност, но отрицателният антипротон се разширяваше гравитационно малко по-бързо от положителния протон, което доведе до загуба на относителна маса. Те се разширяват един към друг, докато отрицателната частица погълне положителната и образуват антинеутрон.
Антинеутронът също беше неуравновесен по маса, но в крайна сметка се върна в равновесие, което доведе до разделянето му на два нови неутрона от частица и античастица. Този процес предизвиква експоненциално увеличаване на броя на неутроните, някои от които вече не се разделят, а се унищожават във фотони, които формират основата на космическите лъчи. В крайна сметка Вселената се превърна в маса от стабилни неутрони, които съществуваха известно време преди да се разпаднат, и позволиха на електроните да се комбинират с протоните за първи път, образувайки първите водородни атоми и изпълвайки Вселената с електрони и протони, активно взаимодействайки, за да образуват нови елементи.
Малко лудост не боли. Повечето физици смятат идеите на Картър за заблуди на неуравновесеното, които дори не подлежат на емпирично изследване. Експериментите с димния пръстен на Картър бяха използвани като доказателство за сега дискредитираната теория за етера преди 13 години.
Плазмената вселена
Докато в стандартната космология гравитацията остава основната движеща сила, в плазмената космология (в теорията на електрическата вселена) се прави голям залог на електромагнетизма. Един от първите поддръжници на тази теория е руският психиатър Имануел Великовски, който написва статия през 1946 г., озаглавена „Пространство без гравитация“, в която заявява, че гравитацията е електромагнитно явление, резултат от взаимодействието между зарядите на атомите, свободните заряди. и магнитните полета на слънцето и планетите. В бъдеще тези теории бяха разработени още през 70-те години от Ралф Юргенс, който твърди, че звездите работят върху електрически, а не върху термоядрени процеси.
Има много итерации на теорията, но редица елементи остават същите. Теориите за плазмената вселена твърдят, че слънцето и звездите се захранват електрически от дрейфови течения, че определени характеристики на планетарната повърхност са причинени от „супер мълния“ и че кометните опашки, марсианските прахови дяволи и образуването на галактики са всички електрически процеси. Според тези теории дълбокият космос е изпълнен с гигантски нишки от електрони и йони, които се усукват поради действието на електромагнитните сили в космоса и създават физическа материя като галактики. Плазмените космолози предполагат, че Вселената е безкрайна по размер и възраст.
Една от най-влиятелните книги по темата е Големият взрив никога не се е случил, написана от Ерик Лърнър през 1991 г. Той твърди, че теорията за Големия взрив неправилно е предсказала плътността на леките елементи като деутерий, литий-7 и хелий-4, че празнините между галактиките са твърде големи, за да бъдат обяснени от времевата рамка на теорията за Големия взрив, и че Наблюдава се, че повърхностната яркост на далечни галактики е постоянна. , докато в разширяваща се Вселена тази яркост трябва да намалява с разстоянието поради червено изместване. Той също така твърди, че теорията за Големия взрив изисква твърде много хипотетични неща (инфлация, тъмна материя, тъмна енергия) и нарушава закона за запазване на енергията, тъй като се твърди, че Вселената е родена от нищото.
Напротив, казва той, плазмената теория правилно предсказва изобилието от светлинни елементи, макроскопската структура на Вселената и поглъщането на радиовълни, които причиняват космическия микровълнов фон. Много космолози твърдят, че критиката на Лернър към космологията на Големия взрив се основава на концепции, които се считат за грешни по време на неговото писане, и на обяснението му, че наблюденията на космолозите от Големия взрив носят повече проблеми, отколкото могат да решат.
Bindu vipshot
Досега не сме се занимавали с религиозните или митологични истории за създаване на Вселената, но ще направим изключение за историята на сътворението на индусите, тъй като тя може лесно да бъде свързана с научни теории. Карл Сейгън веднъж каза, че това е „единствената религия, в която времевата рамка е в съответствие със съвременната научна космология. Неговите цикли преминават от нашия обикновен ден и нощ до деня и нощта на Брахма, дълги 8,64 милиарда години. По-дълго от Земята или Слънцето съществува, почти половината време от Големия взрив."
Най-близкото нещо до традиционната идея за Големия взрив за Вселената се намира в индуистката концепция за bindu-vipshot (буквално „точков взрив“ на санскрит). Ведическите химни на древна Индия казват, че бинду випшотът произвежда звуковите вълни на сричката ом, което означава Брахман, Върховната реалност или Бог. Думата "Брахман" има санскритския корен brh, което означава "голям растеж", което може да се свърже с Големия взрив, според писанието Шабда Брахман. Първият звук "ом" се интерпретира като вибрация на Големия взрив, засечена от астрономите под формата на космическо микровълново фоново излъчване.
Упанишадите обясняват Големия взрив като един (Брахман), който желае да стане много, което е постигнал с Големия взрив като акт на воля. Сътворението често се изобразява като лила или „божествена игра“ в смисъл, че Вселената е създадена като част от играта и стартирането на Големия взрив също е част от нея. Но дали играта ще бъде интересна, ако има всезнаещ играч, който знае как ще играе?
Източник от listverse.com
- Превод
Как характеристика, базирана на наблюдение на космическата инфлация, може да предвещава научната революция на века (18 март 2014 г.)
Въпреки името, Теорията за Големия взрив изобщо не е теория за взрив. Това е теорията на експлозията.
- Алън Гут
Когато мислите за началото на Вселената, вероятно се сещате за горещо, плътно състояние, изпълнено с материя и радиация, което се разширява и охлажда невероятно бързо (и, между другото, стана). Но това, което не може да се направи, е да се екстраполира обратно към произволно горещо и плътно състояние. Може да си мислите, че можете лесно да се върнете назад във времето, към "сингулярност" с безкрайна температура и плътност, когато цялата енергия на Вселената е била компресирана в една точка - но това не е вярно.
Една от забележителните характеристики на Вселената е, че радиацията, възникнала по това време, все още съществува. Той е претърпял отражения от заредени частици по време на Вселената, която е била млада, гореща и йонизирана (и това е продължило 380 000 години). Когато Вселената стана електрически неутрална (когато материята за първи път образува неутрални атоми), радиацията, останала от Големия взрив, се втурна по права линия, без прекъсване от тази неутрална материя. 
С разширяването на Вселената - поради факта, че енергията на радиацията се определя от дължината на вълната - тези дължини на вълната се разтягат заедно с разширяването на пространството и енергията оттогава е спаднала доста. Но ни помага много, защото дава материал за наблюдения.
И ако можехме да видим и измерим тези вълни, те щяха да ни дадат поглед към ранната Вселена! И така, през 60-те години на миналия век Арно Пензиас и Робърт Уилсън откриха това послесвечение от Големия взрив - радиация, която се движи равномерно във всички посоки, само на няколко градуса над абсолютната нула - и в нея учените веднага разпознаха микровълновата космическа фонова радиация, която беше търся толкова дълго!
След 50 години постигнахме невероятен напредък. Успяхме не само да измерим енергийния спектър на това излъчване, но и да измерим малките температурни флуктуации, присъщи на него, както и техния мащаб, връзката им помежду си и как всичко това е свързано с еволюцията на Вселената.
По-специално, научихме как е изглеждала Вселената на 380 000 години, от какво е направена и как взаимодействащата материя е повлияла на радиацията по време на нейното 13,8 милиарда годишно пътуване до очите ни.
Но има нещо друго, което може да ни даде информация за тези неща: можем да изучаваме не само енергията и температурата на светлината, но и нейната поляризация. Нека обясня.
По същество светлината е електромагнитна вълна. Така че се състои от осцилиращи електрически и магнитни полета, перпендикулярни едно на друго, има определена дължина на вълната (определена от енергията) и се движи със скоростта на светлината.
Прелитайки покрай заредени частици, отразявайки се от повърхността, взаимодействайки с други електромагнитни явления, електрическите и магнитните полета реагират с околната среда.
Първоначално получената светлина трябва да бъде неполяризирана, но огромен брой неща я карат да бъде поляризирана по различни начини. С други думи, светлината, която обикновено има произволно ориентирани електрически и магнитни полета, може да изпита взаимодействия, които водят до предпочитаната от тях ориентация. И сега тя ще може да ни разкаже много информативни неща за това с кого е взаимодействала светлината в своята история.
Поляризационният ефект на микровълновата фонова радиация беше открит за първи път през последното десетилетие с помощта на сателита WMAP и в бъдеще се очакват още по-добри резултати от обсерваторията Planck (но този тип изследвания, трябва да се отбележи, е много трудно да се приложи) . Поляризацията, която прави светлината да изглежда "радиална", се нарича E-режим на поляризация (за електрически полета), а тази, която прави светлината "усукваща", се нарича B-режим на поляризация (за магнитни полета).
Повечето от наблюдаваните ефекти се дължат на милиардите светлинни години материя, през които е преминала светлината; ние го наричаме "преден план". Трябваше да измине целия път във всички посоки от ерата на радиацията, за да достигне до очите ни днес.
Но малка, мъничка част от поляризацията трябва да е стигнала до нас от по-ранни времена. Виждате ли, преди Големия взрив — преди Вселената изобщо да може да бъде описана като гореща, плътна и изпълнена с материя и радиация — Вселената просто се е разширила експоненциално; това беше период на космическа инфлация. По това време във Вселената е доминирана енергията, присъща на самото празно пространство – енергия в количество, много по-голямо от това, което присъства в нея днес.
По това време квантовите флуктуации - присъщи на самото пространство - бяха разпръснати във Вселената и осигуриха първоначалните флуктуации на плътността, които доведоха до днешната Вселена.
Но само в региони, където инфлацията е приключила и където тази енергия, присъща на космоса, се превръща в материя и радиация и се случва Големият взрив.
И в тези региони - където инфлацията е приключила - получаваме Вселената, много по-голяма от нейната наблюдавана част. Това е идеята зад мултивселената, поради което смятаме, че най-вероятно живеем в нея.
А какво ще кажете за самата инфлация? Можем ли да разберем нещо за нея?
Може да решите, че квантовите флуктуации - и флуктуациите на плътността, които те създават - са всичко, което имаме. И доскоро щях да ти го кажа. Но на теория инфлацията генерира и гравитационни вълни, които досега не успяхме да открием. LISA, космическа лазерна интерферометърна антена (проект, преместен в най-добрия случай до 2030-те), беше най-добрата ни надежда за директно откриване на вълни.
Но дори и без LISA, гравитационните вълни могат да бъдат открити косвено. Въпреки че гравитационните вълни и светлината се движат със същата скорост, светлината се забавя, когато преминава през среда. Това се случва дори в такава разредена среда като междугалактическото и междузвездното пространство! И тъй като гравитационните вълни не се забавят – те се влияят само от кривината на пространство-времето – те изпреварват светлината и сами причиняват поляризация!
Като цяло, деформациите на пространство-времето в определени мащаби разтягат по определен начин светлинните вълни, докато пътуват от Големия взрив към очите ни.
По-конкретно, характерните особености на гравитационните вълни трябва да се проявяват като поляризация в B-режим и трябва да оставят специфичен модел в големи мащаби.
Въпреки че обсерваторията на Планк трябва да види и потвърди това, екипът, работещ на Южния полюс, го изпревари: BICEP2!
При скали от около 1,5 градуса, поляризационният B-режим е доста очевиден и той вече е обявен за отворен, макар и със значимост от 2,7σ (забележете: при тези скали значимостта е 5,2σ, но те трябва да убедят всички че това ниво на откриване не се е появило поради комбинация от преден план и таксономия). 2.7σ означава, че има 2% шанс това откриване да е фалшиво и да изчезне с повече данни. Но в света на науката това е доста голяма вероятност, така че засега това откритие не трябва да се счита за свършен факт.
Ако откритието издържи изпитанието, това ще бъде много сериозно събитие. Това е, което трябва да измерим и не само за да разберем дали е имало инфлация (най-вероятно е била), но и за да разберем кой модел на инфлация описва Вселената?
Планк, публикувайки първите резултати миналата година, не открива нищо.
Има няколко общи типа инфлация, която може да възникне: по-специално, ако стойността на r в тези графики се окаже нула, това ще бъде в полза на модела на „малките полета“ и ако се окаже нещо огромно (например 0,2, ако се съди по тези резултати), това ще бъде доказателство за модела на "големите полета".
Това ясен резултат ли е? Не. Нуждаем се от много по-добра статистика, за да обявим това за откритие – не можем да приемем тези резултати и да кажем „да, това са първични гравитационни вълни, останали от преди инфлацията“, тъй като имаме нужда от по-добри доказателства. 2.7σ не е лошо, но в жестокия свят на физиката се нуждаем от потвърден резултат от 5σ. Кошницата за отпадъци от историята на физиката е пълна с "открития" с 3σ, които изчезнаха с пристигането на нови данни.
Знаем, че имаше инфлация; Произходът на структурата във Вселената – как изглежда днес, как е изглеждала преди 13,8 милиарда години и някъде между тях – вече ни каза това. Но има възможност и първите намеци, че гравитационните вълни също могат да останат. И ако се окаже, че наистина сме ги видели, ще трябва да получим потвърждение за това през следващите няколко години. Но ако едно наблюдение стане незначително при събирането на данни, това не означава, че моделът на инфлация е грешен, а само че не произвежда най-силните B-модели.
Това все още не е „откритие“, а намек, че може да сме попаднали на нещо невероятно: първият намек за това как се е родила нашата Вселена. Ако се окаже прав, това ще бъде откритието на века. Но ако новите данни го опровергаят – което може да стане – това не означава, че моделът на инфлация е грешен; това означава, че гравитационните вълни от инфлацията са по-малки от прогнозираните от най-оптимистичните модели.
Но независимо дали е истинско или не, все пак ще научим малко повече за това как се е появила цялата ни Вселена.
Актуализация: Читателите съобщиха в коментарите към оригиналната статия, че документът споменава значимост, по-голяма от 5σ. По-специално, те гледат определен участък от ъгловата скала, където всъщност виждат сигнал със значимост 5,2σ.
Може ли фокусът да е отговорът? Това е единственият компонент, който може да бъде елиминиран - ако разбирам правилно работата, разбира се - със значимост само 2,7σ.
Вижте сами.
Значението на резултата не е по-голямо от това на най-вероятния източник на несигурност и дори ако r може да е нула, много е важно тази възможност да се изключи. В работата може и да е изключено, но не ми се стори, че това е направено ясно и ясно. Много ми е интересно обаче да видя как се развива всичко! Ако изключат фокусирането, както и синхротронното излъчване, границата от 5σ ще бъде спазена и това вече ще означава Нобелова награда!
На 17 март 2014 г. учени от Центъра за астрофизика Харвард-Смитсониън обявиха откриването на B-режим при r = 0,2. Въпреки това, по-късен анализ (публикуван на 19 септември 2014 г.) от друга група изследователи, използващи данни от обсерваторията Planck, показа, че резултатът от BICEP2 може да бъде напълно приписан на галактическия прах.
52. Броят на планетите в Слънчевата система - _____
53. Кой е основният фактор, ръководещ еволюционната промяна?
Естествен подбор
приспособление
Променливост
54. Как се нарича комплексът от идеи за микро- и макроеволюцията през 20 век?
Синтетична теория на еволюцията
Теория за гей Земята
Дарвинизъм
55. Как се нарича биологичната наука за наследствеността и изменчивостта на организмите и методите за управлението им?
Генетика
евтектичен
Кибернетика
56. Кой въз основа на изследването на растителните мутации установи законите на тяхната наследственост и изменчивост?
Г. Мендел
А. Вайсман
Н. И. Вавилов
57. Синтетичната теория на еволюцията структурно се състои от теории за микро- и макроеволюцията. Характеристиките на микроеволюцията е, че тя (2)
1. Достъпно за директно наблюдение
2. изключва възможността за директен експеримент
3. отива впродължение на десетки и стотици милиони години
4. завършва със видообразуване
58. Нарича се методологически подход към въпроса за произхода на живота, основан на идеята за първенството на структурите, способни на елементарен метаболизъм с участието на ензими.
1. коеволюция
2. холобиоза
3. биогенеза
4. генобиоза
59. Космическото микровълново фоново лъчение, открито през 70-те години на 20-ти век, е наблюдателно потвърждение на модела:
1. свиваща се вселена
2. стационарно състояние на Вселената
3. пулсираща вселена
4. Голям взрив
60. Има няколко основни етапа в процеса на възникване на живота на Земята. Първият:
1. Абиогенен синтез на нискомолекулни органични съединения от неорганични
2. Появата на самовъзпроизвеждащи се молекули
3. Концентриране на органични съединения и образуване на биополимери
4. Появата на фотосинтезата
61. Според синтетичната теория на еволюцията (2):
1. има случайност в еволюцията, тъй като мутационната променливост е случайна
2. Основният двигател на еволюцията е естественият подбор
3. еволюцията има ненасочен обратим характер
4. еволюцията преминава през целесъобразни промени в тялото
62. Общата теория на относителността предсказва съществуването на свръхмасивни обекти във Вселената, близо до които (на разстояние от гравитационния радиус) (2):
1. пространството и времето стават относителни
2. времето на практика спира за наблюдател отвън
3. радиацията не може да ги напусне
4. времето променя посоката
63. Космологията е науката за (около)
1. Вселената като цяло, нейните свойства и еволюция
2. възникването и развитието на небесните тела
3. произхода на живота и ума във Вселената
4. устройства на Слънчевата система
64. Фактор, допринасящ за освобождаването на първите организми от водата на сушата:
1. образуване на почви от скали
2. понижаване на температурата на Земята
3. силно ултравиолетово лъчение
4. появата на озоновия слой
65. Според съвременните научни идеи нашата Вселена е възникнала от:
1. продукти от експлозията на предишната вселена
2. квантови флуктуации на физическия вакуум
3. студена абсолютна празнота
4. материя, създадена от Бога
66. Следните разпоредби (2) отговарят на наследствената вариабилност:
1. е обратимо
2. е материал за естествен подбор
3. е адаптивен
4. появата на нови белези се определя от изменението на генотипа
67. Факторите на Дарвиновия механизъм на еволюция са (2):
1. променливост
2. естествен подбор
3. популационни вълни
4. изолация
68. Теорията за горещата Вселена (теорията за Големия взрив) се потвърждава от откриването на това, което предсказва:
1. CMB, изпълващ Вселената
2. ускоряване на разширяването на Вселената
3. отдалечаващи се галактики
4. световен етер
69. Американският учен С. Милър през 1953 г. синтезира редица аминокиселини, като пропуска електрически заряд през смес от газове, които вероятно съставляват първичната земна атмосфера. Посочете кой газ е отсъствал в първичната атмосфера на Земята:
2. кислород
4. въглероден диоксид
70. Принципите на универсалния еволюционизъм включват следното
разпоредби(2):
1. Познаването на законите на еволюцията и самоорганизацията ви позволява да предскажете точно бъдещето.
2. Във всички световни процеси съществуват фундаментални и неизбежни фактори на случайността на неопределеността.
3. Случайността и несигурността не играят съществена роля в еволюцията на Вселената и нейните структури.
4. Миналото влияе на бъдещето, но не го определя.
71. Сингулярността е:
1. "черна дупка"
2. свръхплътна материя
3. първоначалното състояние на Вселената, характеризиращо се с безкрайна плътност на масата и безкрайна кривина
4. голям взрив
72. "Червено отместване" е:
1. понижаване на честотите на електромагнитното излъчване, идващо от звездите
2. радиация от червени гиганти
3. промяна в радиацията, идваща от ядрата на галактиките
4. специално излъчване от най-далечните звезди
73. Синтетичната теория на еволюцията се различава от теорията на Дарвин:
1. разпознаване на мутацията като основен източник на вариабилност
2. отхвърляне на идеята за естествен подбор
3. разпознаване на синтетичното влияние на различни фактори върху генотипа
4. отхвърляне на идеята за борба за съществуване
74. Синергетиката е науката за трансформацията:
1. от прости системи към сложни
2. сложни системи в прости
3. ред в хаос
4. хаос в космоса
75. Елементарната структура на еволюцията според съвременните представи е:
2. организъм
3. население
4. биоценоза
76. Най-високият отдел на централната нервна система, с чиито функции човек е свързан с паметта, умствената и речевата дейност, е:
1. сивото вещество на малкия мозък
2. продълговатия мозък
3. мозъчна кора
4. сиво вещество на подкоровите центрове
77. Свойства на мутациите:
1. не са свързани с промяна в генотипа
2. наследствени
3. произволен
4. имат адаптивен характер
78. Променливостта на модификацията се характеризира с (2):
1. груповият характер на промените
2. наследство
3. краткост
4. промяна в генотипа
79. Причината за промяната на променливостта на знаците е промяна...
1. условия на околната среда
4. хромозоми
80. Формата на естествен подбор, при която оптималният фенотип за специфични условия става предпочитан в популацията, се нарича:
1. стабилизиращ подбор
2. разрушителен подбор
3. избор на шофиране
4. дестабилизираща селекция
81. ДНК мономерът е:
1. аминокиселина
2. фосфорна киселина
3.- дезоксирибраза
5. азотна основа
6. нуклеотид
82. Формата на естествен подбор, при която една популация се разделя на две се нарича:
1. шофиране (насочен) избор
2. изкуствени
3. стабилизиращ
4. разрушителен
83. Най-големият обект в Megaworld е:
1. метагалактика
2. звездна система
4. Вселена
84. Значението на мутационната променливост за еволюцията е, че тя:
1. среща се само при мъже
2. не се наследява
3. се наследява
4. възниква веднага при голям брой индивиди
85. Възникването на живота на Земята и нейната биосфера е един от основните проблеми на съвременното естествознание. Хипотезата, че земният живот има космически произход се нарича:
1. креационизъм
2. хипотеза за биохимична еволюция
3. хипотеза за спонтанно зараждане
4. хипотеза за панспермия
86. Според модела на Големия взрив цялата материя на Вселената в началния момент е била концентрирана в изключително малък обем с безкрайно висока плътност. Това състояние се нарича:
1. сингулярност
2. точка на бифуркация
3. хиралност
4.допълняемост
87. "Черните дупки" имат редица свойства, а именно (2):
1. времето на повърхността на сфера, ограничена от гравитационния радиус, спира
2. не са достъпни за директно наблюдение
3. излъчват само в инфрачервения диапазон
4. въртящи се с висока скорост, те излъчват лъчи на електромагнитно лъчение
88. Основателят на космологичните модели, базирани на общата теория на относителността, е:
1. Айнщайн;
3. Фридман;
5. Едингтън;
6. Lemaître.
89. Установени са законите за движението на планетите:
1. Джордано Бруно
2. Йоханес Кеплер;
3. Галилео Галилей;
4. Тихо Брахе;
5. Исак Нютон;
6. Рене Декарт
90. Кой фундаментален принцип не може да бъде пропуснат при изграждането на общата теория на относителността (теорията на гравитацията на Айнщайн)?
1. релативистки принцип на относителността;
2. принципът, който потвърждава съответствието между масата на частица и нейната вълна;
3. принципът на идентичност на тежките и инерционните маси ;
3. принципа на относителността към средствата за наблюдение.
91. Посочете времето (стогодишнината) от астрономическите открития на Коперник и Бруно.
Астрофизиците от НАСА направиха важно научно откритие – те експериментално потвърдиха инфлационната теория за еволюцията на Вселената.
Учените са убедени, че са "се докоснали" до събитията отпреди около 14 000 000 000 години. В продължение на три години непрекъснати наблюдения на космическия фон в микровълновия диапазон, те успяха да "уловят" светлината, останала (реликва) от първите моменти от живота на Вселената. Тези открития са направени с помощта на апарата WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).
Астрофизиците изучават Вселената в този момент от нейното съществуване, когато възрастта й е била около една трилионна част от секундата, тоест почти веднага след Големия взрив. Точно в този момент в малката Вселена се появяват началото на бъдещи стотици милиони галактики, от които по-късно се образуват звезди и планети в продължение на стотици милиони години.
Водещият постулат на инфлационната теория е следният: след Големия взрив, който породи нашата Вселена, за невероятно кратък период от време – трилионна част от секундата – тя се превърна от микроскопичен обект в нещо колосално, многократно по-голямо отколкото цялата видима част от космоса, тоест претърпя инфлация.
„Резултатите са в полза на инфлацията“, каза Чарлз Бенет (Университет Джон Хопкинс), който обяви откритието. „Удивително е, че дори можем да кажем каквото и да било за случилото се през първата трилионна част от секундата от съществуването на Вселената“, каза той.
Очевидно през първите трилионни от секундата след експлозията скоростта на разширение на Вселената е била по-висока от скоростта на светлината, а времето, което е минало от разширяването на Вселената от размера на няколко атома до стабилна сферична формата се измерва в много малки количества. Тази хипотеза е изложена за първи път през 80-те години на миналия век.
„Как да разберем какво е имало във Вселената по време на нейното създаване? Космическият микровълнов фон е истинска съкровищница от информация за миналото на нашата Вселена. Светлинната радиация, която е стигнала до нас, точно показва фактите на развитие на Вселената“, казва д-р Гари Хиншоу, Космически център Годард на НАСА.
Самата инфлационна теория съществува в няколко версии, разказва за NewsInfo астрономът Николай Николаевич Чугай (Институт по астрономия на Руската академия на науките).
„Няма пълна теория за това, но има само някои предположения за това как се е случило. Но има едно „предсказание“, което следва от факта, че квантовите флуктуации (от лат. fluctuatio – флуктуация; произволни отклонения на физическите величини от средната им стойности в микроскопични скали) предсказват определен спектър от смущения, тоест разпределението на амплитудата на тези смущения в зависимост от дължината на скалата, върху която се развива това смущение. Можете да си представите на фигурата вълнообразна линия с различни дължини на вълната и ако имаш една амплитуда за едромащабните, а за дребномащабните е различно – казваш, че спектърът на тези смущения не е плосък”, обяснява Николай Чугай.
До около 70-те години на миналия век имаше стандартна картина на Големия взрив, според която нашата Вселена започва от много плътно горещо състояние. Осъществи се термоядрен синтез на хелий - това е едно от потвържденията на модела на горещата Вселена. През 1964 г. е открито реликтното (остатъчно) излъчване, за което е получена Нобелова награда. Реликтовата радиация идва при нас от много далечни региони. В процеса на разширяване радиацията, която изпълва голямата Вселена, се охлажда.
„Това свойство е подобно на това, когато балонът се спука и стане студен“, обяснява Николай Чугай. „Същото нещо се случва, когато спреят изскочи от кутията ви и можете да усетите как кутията се охлажда.“
"Откриването на това излъчване (сега е студено - само 3 градуса) беше решаващо доказателство за горещата фаза на Вселената. Но този модел не е пълен", смята астрономът. "Това не обяснява всичко. И най-важното, това не обяснява факта, че Вселената е хомогенна във всички мащаби. Където и да погледнем - виждаме почти еднакви галактики с еднаква плътност на тези галактики в единици обем. Навсякъде тя е приблизително еднаква структура. Тъй като тези отдалечени точки на Вселената не взаимодейства, оказва се странно - от гледна точка на физик - как те не взаимодействат и не знаят нищо един за друг, относително казано? И въпреки това Вселената е подредена в тези далечни точки в по същия начин. И това би трябвало да означава за физик, че веднъж тези далечни части на Вселената са били в контакт. Тоест те са били част от цялото, в което смущенията се разпространяват и тези смущения са изглаждани. Тоест, веднъж Вселената това, което виждаме сега в голям мащаб, беше физически унифицирано - сигналът алалите и смущенията от тези далечни точки имаха време да преминат и да разпространят смущенията, които се появиха там.
Днес ние просто наблюдаваме тази хомогенност в отдалечени точки на Вселената в противоположни области на небето като абсолютно идентична по плътност – реликтна радиация, която наблюдаваме с абсолютно еднакъв интензитет и яркост. „Къде и да погледнеш“, казва д-р Чугай.
"И това означава, че Вселената е била абсолютно хомогенна - изотропна. Този начален инфлационен етап ви позволява да "подготвите" такава хомогенна вселена. Друго предимство на инфлационната фаза е не само, че тя е подготвила хомогенна вселена, но и че така... наречени квантови флуктуации (смущение на плътността на микроскопични скали на дължината) бяха свързани с квантовата природа на нашия свят (на нивото на елементарните частици)“, заключи Николай Чугай.
Слушайте звуците на симулиран Голям взрив.
Използвани материали в статията:
2. Седалка до ринга към Вселената Първи разделен Втори 3. Руски медии
Защо учените смятат, че Вселената е започнала с експлозия?
Астрономите представят три много различни разсъждения, които осигуряват солидна основа за тази теория. Нека ги разгледаме по-подробно.
Откриване на разширяването на Вселената. Може би най-убедителното доказателство за теорията за Големия взрив идва от забележително откритие, направено от американския астроном Едуин Хъбъл през 1929 г. Преди това повечето учени смятаха, че Вселената е статична - неподвижна и непроменяща се. Но Хъбъл установи, че се разширява: куповете от галактики летят една от друга, точно както фрагментите се разпръскват в различни посоки след космическа експлозия (вижте раздела „Константа на Хъбъл и епохата на Вселената“ в тази глава).
Очевидно е, че ако някои предмети се разлетят, тогава веднъж са били по-близо един до друг. Проследявайки разширяването на Вселената назад във времето, астрономите стигнаха до заключението, че преди около 12 милиарда години (дай или вземи няколко милиарда години) Вселената е била невероятно горещо и плътно образувание, освобождаването на огромна енергия от което е било причинено от експлозия на колосална сила.
Откриване на космическия микровълнов фон. През 40-те години на миналия век физикът Георги Гамов осъзнал, че Големият взрив трябва да е произвел мощна радиация. Неговите сътрудници също предполагат, че остатъците от тази радиация, охладена от разширяването на Вселената, може да съществуват все още.
През 1964 г. Арно Пензиас и Робърт Уилсън от AT&T Bell Laboratories, сканирайки небето с радио антена, откри слабо еднообразно пукане. Това, което първо помислиха за радиосмущения, се оказа слабо „шумоляне“ на радиация, останала от Големия взрив. Това е хомогенна микровълнова радиация, проникваща през цялото космическо пространство (нарича се още реликтно излъчване). Температурата на това космически микровълнов фон(космически микровълнов фон) е точно това, което астрономите биха очаквали да бъде (2,73° Келвин), ако охлаждането е равномерно след Големия взрив. За своето откритие А. Пензиас и Р. Уилсън получиха Нобелова награда по физика през 1978 г.
Изобилието на хелий в космоса. Астрономите са открили, че по отношение на водорода количеството хелий в космоса е 24%. Освен това ядрените реакции вътре в звездите (вижте глава 11) не отнемат достатъчно време, за да създадат толкова много хелий. Но има точно толкова хелий, колкото теоретично би трябвало да се образува по време на Големия взрив.
Както се оказа, теорията за Големия взрив успешно обяснява наблюдаваните в космоса явления, но остава само отправна точка за изучаване на началния етап от развитието на Вселената. Например, тази теория, въпреки името си, не изтъква никакви хипотези за източника на „космическия динамит“, причинил Големия взрив.
