|
Страница 1 из 3 Фендриков Виктор Николаевич Теория большого взрыва, как и расширяющейся Вселенной, мягко говоря, сомнительна, так как по существу предлагается модель одноразовой Вселенной с сомнительным началом и еще более сомнительным концом, что с точки зрения здравого смысла является полным абсурдом. Теория большого взрыва противоречит не только здравому смыслу, но и фактическому материалу.
«ПерваяПредыдущая123СледующаяПоследняя» |
Хорошо известный факт искривления лучей света в гравитационном поле позволяет легко доказать, что влияние гравитации на сигналы приводит к смещению линий спектра сигналов в красную сторону и как раз именно гравитация вносит основной вклад в феномен красного смещения. Чем дальше находится от нас галактика, тем сильнее красное смещение в сигналах от нее, из-за увеличения количества пересекаемых гравитационных полей, поэтому способ измерения скоростей галактик по величине красного смещения является некорректным, как и идея разбегания галактик. На самом деле движение галактик друг относительно друга носит хаотический характер, что приводит к неизбежным встречам галактик между собой и как следствие непрерывному обновлению Вселенной. Как могла сформироваться такая Вселенная из хаоса, видно из предлагаемой ниже теории.
Теория Большого взрыва: история эволюции нашей Вселенной
Как появилась наша Вселенная? Как она превратилась в кажущееся на первый взгляд бесконечное пространство? И чем она станет спустя многие миллионы и миллиарды лет? Эти вопросы терзали (и продолжают терзать) умы философов и ученых, кажется, еще с начала времен, породив при этом множество интересных и порой даже безумных теорий.
Сегодня большинство астрономов и космологов пришли к общему согласию относительно того, что Вселенная, которую мы знаем, появилась в результате гигантского взрыва, породившего не только основную часть материи, но явившегося источником основных физических законов, согласно которым существует тот космос, который нас окружает. Все это называется теорией Большого взрыва.
Вначале был взрыв.
Основы теории Большого взрыва относительно просты. Если кратко, согласно ей вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя появилась в одно и то же время — около 13,8 миллиарда лет назад. В тот момент времени вся материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой. Это состояние носило название сингулярности. Неожиданно сингулярность начала расширяться и породила ту Вселенную, которую мы знаем.
Стоит отметить, что теория Большого Взрывая является лишь одной из многих предложенных гипотез возникновения Вселенной (например, есть еще теория стационарной Вселенной), однако она получила самое широкое признание и популярность.
Она не только объясняет источник всей известной материи, законов физики и большую структуру Вселенной, она также описывает причины расширения Вселенной и многие другие аспекты и феномены.
Содержание
- 1 Хронология событий в теории Большого Взрыва
- 2 Тайны сингулярности
- 3 Эпоха инфляции
- 4 Охлаждение Вселенной
- 5 Структурирование Вселенной
- 6 Что будет со Вселенной
- 7 Большой взрыв — в таком виде
- 8 История теории Большого взрыва
Хронология событий в теории Большого Взрыва
Так все выглядело в разрезе времени.
Основываясь на знаниях о нынешнем состоянии Вселенной, ученые предполагают, что все должно было начаться с единственной точки с бесконечной плотностью и конечным временем, которые начали расширяться. После первоначального расширения, как гласит теория, Вселенная прошла фазу охлаждения, которая позволила появиться субатомным частицам и позже простым атомам. Гигантские облака этих древних элементов позже, благодаря гравитации, начали образовывать звезды и галактики.
Все это, по догадкам ученых, началось около 13,8 миллиарда лет назад, и поэтому эта отправная точка считается возрастом Вселенной. Путем исследования различных теоретических принципов, проведения экспериментов с привлечением ускорителей частиц и высокоэнергетических состояний, а также путем проведения астрономических исследований дальних уголков Вселенной ученые вывели и предложили хронологию событий, которые начались с Большого взрыва и привели Вселенную в конечном итоге к тому состоянию космической эволюции, которое имеет место быть сейчас.
Ученые считают, что самые ранние периоды зарождения Вселенной — продлившиеся от 10-43 до 10-11 секунды после Большого взрыва, — по прежнему являются предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время, то очень сложно понять, каким же образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной. Кроме того, экспериментов с использованием тех возможных видов энергий, которые могли присутствовать в то время, до сих пор не проводилось.
Как бы там ни было, многие теории о возникновении Вселенной в конечном итоге согласны с тем, что в какой-то период времени имелась отправная точка, с которой все началось.
Тайны сингулярности
Сингулярность мало кто может объяснить человеческим языком.
Также известная как планковская эпоха (или планковская эра) принимается за самый ранний из известных периодов эволюции Вселенной. В это время вся материя содержалась в единственной точке бесконечной плотности и температуры. Во время этого периода, как считают ученые, квантовые эффекты гравитационного взаимодействия доминировали над физическим, и ни одна из физических сил не была равна по силе гравитации.
Ученые обнаружили неизвестный источник гравитационных волн
Планковская эра предположительно длилась от 0 до 10-43 секунды и названа она так потому, что измерить ее продолжительность можно только планковским временем. Ввиду экстремальных температур и бесконечной плотности материи состояние Вселенной в этот период времени было крайне нестабильным.
После этого произошли периоды расширения и охлаждения, которые привели к возникновению фундаментальных сил физики.
Приблизительно в период с 10-43 до 10-36 секунды во Вселенной происходил процесс столкновения состояний переходных температур. Считается, что именно в этот момент фундаментальные силы, которые управляют нынешней Вселенной, начали отделяться друг от друга. Первым шагом этого отделения явилось появление гравитационных сил, сильных и слабых ядерных взаимодействий и электромагнетизма.
В период примерно с 10-36 до 10-32 секунды после Большого взрыва температура Вселенной стала достаточно низкой (1028 К), что привело к разделению электромагнитных сил (сильное взаимодействие) и слабого ядерного взаимодействия (слабого взаимодействия).
Эпоха инфляции
Можно попробовать визуализировать Вселенную так.
С появлением первых фундаментальных сил во Вселенной началась эпоха инфляции, которая продлилась с 10-32 секунды по планковскому времени до неизвестной точки во времени.
Большинство космологических моделей предполагают, что Вселенная в этот период была равномерно заполнена энергией высокой плотности, а невероятно высокие температура и давление привели к ее быстрому расширению и охлаждению.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Это началось на 10-37 секунде, когда за фазой перехода, вызвавшей отделение сил, последовало расширение Вселенной в геометрической прогрессии. В этот же период времени Вселенная находилась в состоянии бариогенезиса, когда температура была настолько высокой, что беспорядочное движение частиц в пространстве происходило с околосветовой скоростью.
В это время образуются и сразу же сталкиваясь разрушаются пары из частиц — античастиц, что, как считается, привело к доминированию материи над антиматерией в современной Вселенной. После прекращения инфляции Вселенная состояла из кварк-глюоновой плазмы и других элементарных частиц.
С этого момента Вселенная стала остывать, начала образовываться и соединяться материя.
Охлаждение Вселенной
После взрыва все должно было снизить температуру.
Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.
Как думаете, как как космос изменит человечество в будущем?
Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась. Примерно на 10-6 секунде кварки и глюоны начали образовывать барионы — протоны и нейтроны. Кварки стали преобладать над антикварками, что в свою очередь привело к преобладанию барионов над антибарионами.
Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только «жертвами» на этот раз стали электроны и позитроны. После массового уничтожения оставшиеся протоны, нейтроны и электроны прекратили свое беспорядочное движение, а энергетическая плотность Вселенной была заполнена фотонами и в меньшей степени нейтрино.
В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия.
Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.
Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.
С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию и в настоящий момент его температура составляет 2,7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C), а энергетическая плотность 0,25 эВ (или 4,005×10-14 Дж/м³; 400–500 фотонов/см³). Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет, однако оценка его фактического распространения говорит примерно о 46 миллиардах световых годах от центра Вселенной.
Структурирование Вселенной
Вот что произошло за 14 миллиардов лет.
В последующие несколько миллиардов лет более плотные регионы почти равномерно распределенной во Вселенной материи начали притягиваться друг к другу. В результате этого они стали еще плотнее, начали образовывать облака газа, звезды, галактики и другие астрономические структуры, за которыми мы можем наблюдать в настоящее время. Этот период носит название иерархической эпохи. В это время та Вселенная, которую мы видим сейчас, начала приобретать свою форму. Материя начала объединяться в структуры различных размеров — звезды, планеты, галактики, галактические скопления, а также галактические сверхскопления, разделенные межгалактическими перемычками, содержащими всего лишь несколько галактик.
Детали этого процесса могут быть описаны согласно представлению о количестве и типе материи, распределенной во Вселенной, которая представлена в виде холодной, теплой, горячей темной материи и барионного вещества. Однако современной стандартной космологической моделью Большого взрыва является модель Лямбда-CDM, согласно которой частицы темной материи двигаются медленнее скорости света.
Выбрана она была потому, что решает все противоречия, которые появлялись в других космологических моделях.
Согласно этой модели на холодную темную материю приходится около 23 процентов всей материи/энергии во Вселенной. Доля барионного вещества составляет около 4,6 процента. Лямбда-CDM ссылается на так называемую космологическую постоянную: теорию, предложенную Альбертом Эйнштейном, которая характеризует свойства вакуума и показывает соотношение баланса между массой и энергией как постоянную статичную величину. В этом случае она связана с темной энергией, которая служит в качестве акселератора расширения Вселенной и поддерживает гигантские космологические структуры в значительной степени однородными.
Что будет со Вселенной
Будущее знать нельзя, но можно предсказать.
Гипотезы относительно того, что эволюция Вселенной обладает отправной точкой, естественным способом подводят ученых к вопросам о возможной конечной точке этого процесса. Если Вселенная начала свою историю из маленькой точки с бесконечной плотностью, которая вдруг начала расширяться, не означает ли это, что расширяться она тоже будет бесконечно? Или же однажды у нее закончится экспансивная сила и начнется обратный процесс сжатия, конечным итогом которого станет все та же бесконечно плотная точка?
Разгадка у нас в руках? Исследователи нашли возможную причину Большого Взрыва
Ответы на эти вопросы были основной целью космологов с самого начала споров о том, какая же космологическая модель Вселенной является верной.
С принятием теории Большого взрыва, но по большей части благодаря наблюдению за темной энергией в 1990-х годах, ученые пришли к согласию в отношении двух наиболее вероятных сценариев эволюции Вселенной.
Согласно первому, получившему название «большое сжатие», Вселенная достигнет своего максимального размера и начнет разрушаться. Такой вариант развития событий будет возможен, если только плотность массы Вселенной станет больше, чем сама критическая плотность. Другими словами, если плотность материи достигнет определенного значения или станет выше этого значения (1-3×10-26 кг материи на м³), Вселенная начнет сжиматься.
Большой взрыв — в таком виде
Альтернативой служит другой сценарий, который гласит, что если плотность во Вселенной будет равна или ниже значения критической плотности, то ее расширение замедлится, однако никогда не остановится полностью. Согласно этой гипотезе, получившей название «тепловая смерть Вселенной», расширение продолжится до тех пор, пока звездообразования не перестанут потреблять межзвездный газ внутри каждой из окружающих галактик.
То есть полностью прекратится передача энергии и материи от одного объекта к другому. Все существующие звезды в этом случае выгорят и превратятся в белых карликов, нейтронные звезды и черные дыры.
Постепенно черные дыры будут сталкиваться с другими черными дырами, что привет к образованию все более и более крупных. Средняя температура Вселенной приблизится к абсолютному нулю. Черные дыры в итоге «испарятся», выпустив свое последнее излучение Хокинга. В конце концов термодинамическая энтропия во Вселенной станет максимальной. Наступит тепловая смерть.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Современные наблюдения, которые учитывают наличие темной энергии и ее влияние на расширение космоса, натолкнули ученых на вывод, согласно которому со временем все больше и больше пространства Вселенной будет проходить за пределами нашего горизонта событий и станет невидимым для нас. Конечный и логичный результат этого ученым пока не известен, однако «тепловая смерть» вполне может оказаться конечной точкой подобных событий.
Есть и другие гипотезы относительно распределения темной энергии, а точнее, ее возможных видов (например фантомной энергии). Согласно им галактические скопления, звезды, планеты, атомы, ядра атомов и материя сама по себе будут разорваны на части в результате ее бесконечного расширения. Такой сценарий эволюции носит название «большого разрыва». Причиной гибели Вселенной согласно этому сценарию является само расширение.
История теории Большого взрыва
А вы бы смогли рассказать все это в эфире ВВС?
Самое раннее упоминание Большого взрыва относится к началу 20-го века и связано с наблюдениями за космосом. В 1912 году американский астроном Весто Слайфер провел серию наблюдений за спиральными галактиками (которые изначально представлялись туманностями) и измерил их доплеровское красное смещение. Почти во всех случаях наблюдения показали, что спиральные галактики отдаляются от нашего Млечного Пути.
В 1922 году выдающийся российский математик и космолог Александр Фридман вывел из уравнений Эйнштейна для общей теории относительности так называемые уравнения Фридмана.
Несмотря продвижения Эйнштейном теории в пользу наличия космологической постоянной, работа Фридмана показала, что Вселенная скорее находится в состоянии расширения.
Большой Взрыв, темная материя… Могут ли космологи нас обманывать?
В 1924 году измерения Эдвина Хаббла дистанции до ближайшей спиральной туманности показали, что эти системы на самом деле являются действительно другими галактиками. В то же время Хаббл приступил к разработке ряда показателей для вычета расстояния, используя 2,5-метровый телескоп Хукера в обсерватории Маунт Вилсон. К 1929 году Хаббл обнаружил взаимосвязь между расстоянием и скоростью удаления галактик, что впоследствии стало законом Хаббла.
В 1927 году бельгийский математик, физик и католический священник Жорж Леметр независимо пришел к тем же результатам, какие показывали уравнения Фридмана, и первым сформулировал зависимость между расстоянием и скоростью галактик, предложив первую оценку коэффициента этой зависимости. Леметр считал, что в какой-то период времени в прошлом вся масса Вселенной была сосредоточена в одной точке (атоме).
Эти открытия и предположения вызывали много споров между физиками в 20-х и 30-х годах, большинство из которых считало, что Вселенная находится в стационарном состоянии. Согласно устоявшейся в то время модели, новая материя создается наряду с бесконечным расширением Вселенной, равномерно и равнозначно по плотности распределяясь на всей ее протяженности. Среди ученых, поддерживающих ее, идея Большого взрыва казалась больше теологической, нежели научной. В адрес Леметра звучала критика о предвзятости на основе религиозных предубеждений.
Следует отметить, что в то же время существовали и другие теории. Например, модель Вселенной Милна и циклическая модель. Обе основывались на постулатах общей теории относительности Эйнштейна и впоследствии получили поддержку самого ученого. Согласно этим моделям Вселенная существует в бесконечном потоке повторяющихся циклов расширений и коллапсов.
Только представьте, в космосе зафиксирован самый мощный взрыв со времен Большого взрыва
После Второй мировой войны между сторонниками стационарной модели Вселенной (которая фактически была описана астрономом и физиком Фредом Хойлом) и сторонниками теории Большого взрыва, быстро набиравшей популярность среди научного сообщества, разгорелись жаркие дебаты.
По иронии судьбы, именно Хойл вывел фразу «большой взрыв», впоследствии ставшую названием новой теории. Произошло это в марте 1949 года на британском радио BBC.
Космос настолько загадочен, что мы не сможем понять даже малую его часть.
В конце концов дальнейшие научные исследования и наблюдения все больше и больше говорили в пользу теории Большого взрыва и все чаще ставили под сомнение модель стационарной Вселенной. Обнаружение и подтверждение реликтового излучения в 1965 году окончательно укрепили Большой взрыв в качестве лучшей теории происхождения и эволюции Вселенной. С конца 60-х годов и вплоть до 1990-х астрономы и космологи провели еще больше исследований вопроса Большого взрыва и нашли решения для многих теоретических проблем, стоящих на пути у данной теории.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Среди этих решений, например, работа Стивена Хокинга и других физиков, которые доказали, что сингулярность являлась неоспоримым начальным состоянием общей относительности и космологической модели Большого взрыва.
В 1981 году физик Алан Гут вывел теорию, описывающую период быстрого космического расширения (эпохи инфляции), которая решила множество ранее нерешенных теоретических вопросов и проблем.
В 1990-х наблюдался повышенный интерес к темной энергии, которую рассматривали как ключ к решению многих нерешенных вопросов космологии. Помимо желания найти ответ на вопрос о том, почему Вселенная теряет свою массу наряду с темной матерей (гипотеза была предложена еще в 1932 году Яном Оортом), также было необходимо найти объяснение тому, почему Вселенная по-прежнему ускоряется.
Дальнейший прогресс изучения обязан созданию более продвинутых телескопов, спутников и компьютерных моделей, которые позволили астрономам и космологам заглянуть дальше во Вселенной и лучше понять ее истинный возраст. Развитие космических телескопов и появление таких, как, например, Cosmic Background Explorer (или COBE), космический телескоп Хаббла, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и космическая обсерватория Планка, тоже внесло бесценный вклад в исследование вопроса.
Сегодня космологи могут с довольно высокой точностью проводить измерения различных параметров и характеристик модели теории Большого взрыва, не говоря уже о более точных вычислениях возраста окружающего нас космоса. А ведь все началось с обычного наблюдения за массивными космическими объектами, расположенными во многих световых годах от нас и медленно продолжающих от нас отдаляться. И несмотря на то, что мы понятия не имеем, чем это все закончится, чтобы выяснить это, по космологическим меркам на это потребуется не так уж и много времени.
Происхождение, история, эволюция и будущее Вселенной
Посмотрите, как Вселенная превратилась в то, что мы видим сегодня, в этом инфографическом туре по нашему космосу: «История и структура Вселенной» (ниже). (Изображение предоставлено: Иллюстрация: Карл Тейт; Галактика M74: сотрудничество NASA, ESA и Hubble Heritage; «Пробуждение пилигрима» Камиллы Фламмарион) СПЕЦИАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ: Наша вселенная древняя и обширная, и с каждым днем она расширяется все дальше и быстрее.
Эта ускоряющаяся Вселенная, темная энергия, которая, кажется, стоит за ней, и другие загадки, такие как точная природа Большого Взрыва и ранняя эволюция Вселенной, входят в число великих загадок космологии.
Было время, когда ученые думали, что Земля находится в центре Вселенной. Еще в 1920-х годах мы не осознавали, что наша галактика была лишь одной из многих в огромной вселенной. Только позже мы осознали, что другие галактики убегают от нас — во всех направлениях — со все большей скоростью. Точно так же в последние десятилетия наше понимание Вселенной ускорилось.
В этой серии рассказов, видеороликов, изображений и инфографики, состоящей из 8 частей, SPACE.com рассматривает некоторые из самых удивительных открытий о Вселенной и непреходящие загадки, которые еще предстоит разгадать.
Часть 1
Видео-шоу: План Вселенной
Вселенная наполнена звездами, галактиками, планетами и многим другим, а также настоящим буфетом невидимых вещей, таких как темная материя, которую астрономам еще предстоит увидеть.
Но ученые определили некоторые из основных компонентов нашей Вселенной. Взгляните на звездные вещи и многое другое в этом видео-шоу.
Часть 2
Изображения: взгляд назад на Большой взрыв и раннюю Вселенную
Нашей Вселенной 13,7 миллиарда лет, но астрономы изучают ее историю и лучше понимают, как образовались первые звезды и как образовались самые ранние галактики. Смотрите изображения, иллюстрации и схемы Вселенной от настоящего момента до Большого Взрыва.
Часть 3
Вселенная: от Большого взрыва до настоящего времени за 10 простых шагов невероятно горячая и плотная точка примерно 13,7 миллиарда лет назад. Вот разбивка Большого Взрыва на настоящее в 10 простых шагах.
Часть 4
История и структура Вселенной (Галерея инфографики)
Путешествуйте по 13,7 миллиардам лет истории Вселенной, от Большого взрыва до нашей планеты Земля, в этой серии инфографик SPACE.
Часть 5
Большой взрыв: что на самом деле произошло при рождении нашей Вселенной?
Теория Большого взрыва утверждает, что наша Вселенная началась 13,7 миллиарда лет назад в результате массивного расширения, которое взорвало пространство, как воздушный шар. Вот краткое изложение того, что, по мнению астрономов, произошло.
Часть 6
Темные века Вселенной: как выжил наш космос это увидеть, но ученые очень хотят пролить на них свет, чтобы узнать тайны о том, как возникла Вселенная.
Часть 7
Вселенная сегодня: как все это выглядит сейчас
В 1920-х годах астроном Жорж Леметр предложил то, что стало известно как теория Большого взрыва, которая является наиболее широко принятой моделью для объяснения образования Вселенной.
Часть 8
Бесконечная Пустота или Большой Сжатие: Чем закончится Вселенная?
Ученые не только не знают, как закончится Вселенная, они даже не уверены, что она закончится вообще.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Space.com — главный источник новостей об исследованиях космоса, инновациях и астрономии, ведающий хроникой (и отмечающий) продолжающееся расширение человечества за последние рубежи. Первоначально основанный в 1999 году, Space.com был и всегда был страстью писателей и редакторов, которые являются поклонниками космоса, а также обученными журналистами. Наша текущая команда новостей состоит из главного редактора Тарика Малика; Редактор Ханнеке Вейтеринг, старший космический писатель Майк Уолл; старший сценарист Меган Бартелс; Старший писатель Челси Год, старший писатель Тереза Пултарова и штатный писатель Александр Кокс, специализирующиеся на электронной коммерции. Старший продюсер Стив Спалета наблюдает за нашими космическими видео, а Дайана Уиткрофт является нашим редактором социальных сетей.
Происхождение Вселенной, Земли и жизни. Наука и креационизм
Термин «эволюция» обычно относится к биологической эволюции живых существ. Но процессы, посредством которых планеты, звезды, галактики и вселенная формируются и изменяются с течением времени, также являются типами «эволюции». Во всех этих случаях со временем происходят изменения, хотя вовлеченные в них процессы весьма различны.
В конце 1920-х годов американский астроном Эдвин Хаббл сделал очень интересное и важное открытие. Хаббл сделал наблюдения, которые он интерпретировал как показывающие, что далекие звезды и галактики удаляются от Земли во всех направлениях. Более того, скорости удаления увеличиваются пропорционально расстоянию — открытие, подтвержденное многочисленными и повторными измерениями со времен Хаббла. Следствием этих открытий является то, что Вселенная расширяется.
Гипотеза Хаббла о расширяющейся Вселенной приводит к определенным выводам. Во-первых, в прошлом Вселенная была более плотной.
Из этого вывода пришло предположение, что вся наблюдаемая в настоящее время материя и энергия во Вселенной изначально были сконденсированы в очень маленькую и бесконечно горячую массу. Огромный взрыв, известный как Большой Взрыв, разбросал материю и энергию во всех направлениях.
Эта гипотеза Большого Взрыва привела к более проверяемым выводам. Одним из таких выводов было то, что сегодня температура в глубоком космосе должна быть на несколько градусов выше абсолютного нуля. Наблюдения показали, что этот вывод верен. Фактически, спутник Cosmic Microwave Background Explorer (COBE), запущенный в 1991 подтвердили, что поле фонового излучения имеет именно тот спектр, который предсказывает возникновение Вселенной в результате Большого взрыва.
По мере расширения Вселенной, согласно современным научным представлениям, материя собиралась в облака, которые начали конденсироваться и вращаться, образуя предшественников галактик. В галактиках, в том числе в нашей собственной галактике Млечный Путь, изменения давления привели к тому, что газ и пыль сформировали отдельные облака.
В некоторых из этих облаков, где имелась достаточная масса и нужные силы, гравитационное притяжение привело к коллапсу облака. Если масса вещества в облаке была достаточно сжата, начинались ядерные реакции и рождалась звезда.
Некоторая часть звезд, включая наше Солнце, образовалась в середине сплющенного вращающегося диска из вещества. В случае с нашим Солнцем газ и пыль внутри этого диска столкнулись и скопились в мелкие крупинки, а из этих крупинок образовались более крупные тела, называемые планетезимали («очень маленькие планеты»), некоторые из которых достигали диаметра в несколько сотен километров. На последовательных стадиях эти планетезимали объединились в девять планет и их многочисленных спутников. Каменистые планеты, включая Землю, находились вблизи Солнца, а газообразные планеты находились на более удаленных орбитах.
Возраст Вселенной, нашей галактики, Солнечной системы и Земли можно определить с помощью современных научных методов. Возраст Вселенной может быть получен из наблюдаемой зависимости между скоростями и расстояниями, разделяющими галактики.
Скорости далеких галактик могут быть измерены очень точно, но измерение расстояний более ненадежно. За последние несколько десятилетий измерения расширения Хаббла привели к оценкам возраста Вселенной от 7 до 20 миллиардов лет, а самые последние и лучшие измерения находятся в диапазоне от 10 до 15 миллиардов лет.
Рисунок
Диск пыли и газа, показанный в виде темной полосы на этой фотографии, сделанной космическим телескопом Хаббла, делит пополам светящуюся туманность вокруг очень молодой звезды в созвездии Тельца. Подобные диски можно увидеть вокруг других близлежащих звезд, и считается, что они (подробнее…)
Возраст галактики Млечный Путь был рассчитан двумя способами. Один связан с изучением наблюдаемых стадий эволюции звезд разного размера в шаровых скоплениях. Шаровые скопления образуют слабое гало, окружающее центр Галактики, и каждое скопление содержит от ста тысяч до миллиона звезд. Очень небольшое количество элементов тяжелее водорода и гелия в этих звездах указывает на то, что они должны были образоваться в начале истории Галактики, до того, как внутри первоначальных поколений звезд было создано большое количество тяжелых элементов, а затем они распространились в межзвездную среду через взрывы сверхновых (сам Большой взрыв создал в основном атомы водорода и гелия).
Оценки возраста звезд в шаровых скоплениях попадают в диапазон от 11 до 16 миллиардов лет.
Второй метод оценки возраста нашей галактики основан на нынешнем содержании нескольких долгоживущих радиоактивных элементов в Солнечной системе. Их изобилие определяется темпами их производства и распространения посредством взрыва сверхновых. Согласно этим расчетам, возраст нашей галактики составляет от 9 до 16 миллиардов лет. Таким образом, оба способа оценки возраста галактики Млечный Путь согласуются друг с другом, а также согласуются с независимо полученной оценкой возраста Вселенной.
Радиоактивные элементы, встречающиеся в природе в горных породах и минералах, также позволяют оценить возраст Солнечной системы и Земли. Некоторые из этих элементов распадаются с периодом полураспада от 700 миллионов до более чем 100 миллиардов лет (период полураспада элемента — это время, за которое половина элемента радиоактивно распадается на другой элемент). С помощью этих хронометров подсчитано, что метеориты, представляющие собой фрагменты астероидов, образовались между 4,53 и 4,58 миллиарда лет назад (астероиды — это маленькие «планетоиды», вращающиеся вокруг Солнца и являющиеся остатками солнечной туманности, породившей Солнце и планеты).
Те же самые радиоактивные хронометры, примененные к трем старейшим лунным образцам, возвращенным на Землю астронавтами Аполлона, дают возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет, обеспечивая минимальные оценки времени с момента образования Луны.
Самые старые известные горные породы на Земле находятся на северо-западе Канады (3,96 миллиарда лет), но хорошо изученные горные породы почти такого же возраста встречаются и в других частях мира. В Западной Австралии кристаллы циркона, заключенные в молодые породы, имеют возраст 4,3 миллиарда лет, что делает эти крошечные кристаллы самым древним материалом, найденным на Земле.
Наилучшие оценки возраста Земли получаются путем расчета времени, необходимого для образования наблюдаемых изотопов свинца в древнейших свинцовых рудах Земли. Эти оценки дают возраст Земли и метеоритов, а следовательно, и Солнечной системы, 4,54 миллиарда лет.
Происхождение жизни не может быть точно датировано, но есть свидетельства того, что бактериоподобные организмы жили на Земле 3,5 миллиарда лет назад, а возможно, они существовали еще раньше, когда образовалась первая твердая кора, почти 4 миллиарда лет назад.
Эти ранние организмы должны были быть проще, чем организмы, живущие сегодня. Кроме того, до первых организмов должны были существовать структуры, которые нельзя было бы назвать «живыми», но которые теперь являются компонентами живых существ. Сегодня все живые организмы хранят и передают наследственную информацию с помощью двух видов молекул: ДНК и РНК. Каждая из этих молекул, в свою очередь, состоит из четырех видов субъединиц, известных как нуклеотиды. Последовательности нуклеотидов определенной длины ДНК или РНК, известные как гены, управляют построением молекул, известных как белки, которые, в свою очередь, катализируют биохимические реакции, обеспечивают структурные компоненты для организмов и выполняют многие другие функции, от которых зависит жизнь. Белки состоят из цепочек субъединиц, известных как аминокислоты. Таким образом, последовательность нуклеотидов в ДНК и РНК определяет последовательность аминокислот в белках; это центральный механизм всей биологии.
Эксперименты, проведенные в условиях, напоминающих условия примитивной Земли, привели к получению некоторых химических компонентов белков, ДНК и РНК.
Некоторые из этих молекул также были обнаружены в метеоритах из космоса и в межзвездном пространстве астрономами с помощью радиотелескопов. Ученые пришли к выводу, что «строительные блоки жизни» могли быть доступны в начале истории Земли.
Новое важное направление исследований открылось благодаря открытию того, что определенные молекулы, состоящие из РНК, называемые рибозимами, могут действовать как катализаторы в современных клетках. Ранее считалось, что только белки могут служить катализаторами, необходимыми для выполнения определенных биохимических функций. Таким образом, в раннем добиотическом мире молекулы РНК могли быть «автокаталитическими», то есть они могли воспроизводить себя задолго до того, как появились какие-либо белковые катализаторы (называемые ферментами).
Лабораторные эксперименты показывают, что реплицирующиеся автокаталитические молекулы РНК претерпевают спонтанные изменения и что в их окружении преобладают варианты молекул РНК с наибольшей автокаталитической активностью.
Некоторые ученые поддерживают гипотезу о том, что существовал ранний «мир РНК», и они проверяют модели, ведущие от РНК к синтезу простых молекул ДНК и белков. Эти сборки молекул в конечном итоге могли быть упакованы в мембраны, образуя «протоклетки» — ранние версии очень простых клеток.
Для тех, кто изучает происхождение жизни, больше не стоит вопрос, могла ли жизнь возникнуть в результате химических процессов с участием небиологических компонентов. Вместо этого возник вопрос, какой из многих путей мог использоваться для образования первых клеток.
Сможем ли мы когда-нибудь определить путь химической эволюции, которая привела к зарождению жизни на Земле? Ученые разрабатывают эксперименты и размышляют о том, как ранняя Земля могла стать удобным местом для разделения молекул на единицы, которые могли быть первыми живыми системами. Недавнее предположение включает в себя возможность того, что первые живые клетки могли возникнуть на Марсе, засеяв Землю многими метеоритами, которые, как известно, путешествуют с Марса на нашу планету.
Конечно, даже если в лаборатории создать живую клетку, это не докажет, что природа пошла по тому же пути миллиарды лет назад. Но работа науки состоит в том, чтобы давать правдоподобные естественные объяснения природным явлениям. Изучение происхождения жизни является очень активной областью исследований, в которой достигнуты важные успехи, хотя ученые сходятся во мнении, что ни одна из нынешних гипотез до сих пор не подтверждена. История науки показывает, что кажущиеся неразрешимыми проблемы, подобные этой, могут стать поддающимися решению позже, в результате достижений в области теории, приборов или открытия новых фактов.
Многие религиозные деятели, в том числе многие ученые, считают, что Бог создал вселенную и различные процессы, движущие физической и биологической эволюцией, и что эти процессы затем привели к созданию галактик, нашей Солнечной системы и жизни на Земле. Эта вера, которую иногда называют «теистической эволюцией», не противоречит научным объяснениям эволюции.
Действительно, он отражает удивительный и вдохновляющий характер физической вселенной, раскрытый космологией, палеонтологией, молекулярной биологией и многими другими научными дисциплинами.
Сторонники «креационной науки» придерживаются различных точек зрения. Некоторые утверждают, что Земля и Вселенная относительно молоды, возможно, им всего от 6 000 до 10 000 лет. Эти люди часто считают, что нынешняя физическая форма Земли может быть объяснена «катастрофизмом», в том числе всемирным потопом, и что все живые существа (включая людей) были созданы чудесным образом, в основном в тех формах, в которых мы их видим сейчас.
Другие защитники науки о сотворении готовы признать, что Земля, планеты и звезды могли существовать миллионы лет. Но они утверждают, что различные типы организмов, и особенно люди, могли появиться только благодаря сверхъестественному вмешательству, потому что они демонстрируют «разумный замысел».
В этом буклете обе эти точки зрения — «Молодая Земля» и «Старая Земля» — называются «креационизмом» или «особым творением».
Нет достоверных научных данных или расчетов, подтверждающих веру в то, что Земля была создана всего несколько тысяч лет назад. В этом документе собрано огромное количество свидетельств большого возраста Вселенной, нашей галактики, Солнечной системы и Земли из астрономии, астрофизики, ядерной физики, геологии, геохимии и геофизики. Независимые научные методы неизменно дают возраст Земли и Солнечной системы примерно в 5 миллиардов лет, а возраст нашей галактики и Вселенной в два-три раза больше. Эти выводы делают происхождение Вселенной в целом понятным, придают согласованность многим различным областям науки и формируют основные выводы замечательного свода знаний о происхождении и поведении физического мира.
Также нет никаких доказательств того, что вся геологическая летопись с ее упорядоченной последовательностью окаменелостей является продуктом единственного всемирного потопа, который произошел несколько тысяч лет назад, длился чуть дольше года и покрыл самые высокие горы до глубина несколько метров.
Напротив, литоральные и наземные отложения демонстрируют, что ни разу в прошлом вся планета не находилась под водой. Более того, всемирный потоп достаточной силы, чтобы образовать наблюдаемые сегодня осадочные породы, которые вместе имеют многокилометровую толщину, потребовал бы гораздо большего объема воды, чем когда-либо существовало на Земле и в ней, по крайней мере, с момента образования первого известного твердого тела. земная кора около 4 миллиардов лет назад. Вера в то, что отложения Земли с их окаменелостями откладывались в упорядоченной последовательности в течение года, противоречит всем геологическим наблюдениям и физическим принципам, касающимся скорости осадконакопления и возможных количеств взвешенных твердых веществ.
Геологи построили подробную историю отложения отложений, которая связывает определенные массы горных пород в земной коре с определенными средами и процессами. Если бы геологи-нефтяники могли найти больше нефти и газа, интерпретируя записи осадочных пород как результат одного наводнения, они, безусловно, поддержали бы идею такого наводнения, но это не так.
Вместо этого эти практические работники соглашаются с учеными-геологами в отношении природы условий осадконакопления и геологического времени. Геологи-нефтяники были пионерами в распознавании месторождений ископаемых, которые формировались в течение миллионов лет в таких средах, как извилистые реки, дельты, песчаные барьерные пляжи и коралловые рифы.
Пример нефтяной геологии демонстрирует одну из сильных сторон науки. Используя знания о мире природы для предсказания последствий наших действий, наука позволяет решать проблемы и создавать возможности с помощью технологий. Подробные знания, необходимые для поддержания нашей цивилизации, могли быть получены только в результате научных исследований.
Аргументы креационистов не основаны на доказательствах, которые можно наблюдать в естественном мире. Особое творение или сверхъестественное вмешательство не подлежат осмысленным проверкам, требующим предсказания правдоподобных результатов и последующей проверки этих результатов посредством наблюдения и экспериментов.