نظریه های پیدایش کیهان. چند نظریه در مورد پیدایش جهان وجود دارد؟ نظریه بیگ بنگ: منشاء جهان. نظریه دینی مبدأ جهان

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-01 17:03

عظمت و تنوع دنیای اطراف می تواند هر تصوری را شگفت زده کند. همه اشیاء و اشیاء اطراف یک شخص، افراد دیگر، انواع مختلف گیاهان و حیوانات، ذراتی که فقط با میکروسکوپ قابل مشاهده هستند، و همچنین خوشه های ستاره ای نامفهوم: همه آنها با مفهوم "جهان" متحد شده اند.

نظریه های منشأ جهان برای مدت طولانی توسط انسان ایجاد شده است. با وجود فقدان مفهوم اولیه دین یا علم، در ذهن کنجکاو مردم باستان سؤالاتی در مورد اصول نظم جهانی و موقعیت یک شخص در فضایی که او را احاطه کرده است مطرح شد. شمارش تعداد تئوری های امروزی در مورد منشأ کیهان دشوار است، برخی از آنها توسط دانشمندان برجسته جهان مورد مطالعه قرار می گیرند، برخی دیگر صراحتاً خارق العاده هستند.

کیهان شناسی و موضوع آن

مدرنکیهان‌شناسی - علم ساختار و توسعه جهان - مسئله منشأ آن را یکی از جالب‌ترین اسرار می‌داند که هنوز به اندازه کافی مطالعه نشده است. ماهیت فرآیندهایی که به ظهور ستارگان، کهکشان ها، منظومه های خورشیدی و سیارات، توسعه آنها، منبع پیدایش کیهان، و همچنین اندازه و مرزهای آن کمک کردند: همه اینها فقط یک لیست کوتاه از مسائل مورد مطالعه است. توسط دانشمندان مدرن.

جستجو برای یافتن پاسخ معمای اساسی در مورد شکل گیری جهان به این واقعیت منجر شده است که امروزه نظریه های مختلفی در مورد پیدایش، وجود، توسعه جهان وجود دارد. هیجان متخصصانی که به دنبال پاسخ، ساختن و آزمایش فرضیه ها هستند، موجه است، زیرا یک نظریه قابل اعتماد در مورد تولد کیهان، احتمال وجود حیات در منظومه ها و سیارات دیگر را برای همه بشر آشکار خواهد کرد.

نظریه‌های پیدایش جهان دارای ویژگی‌های علمی، فرضیات فردی، آموزه‌های دینی، اندیشه‌های فلسفی و اسطوره‌ها هستند. همه آنها به طور مشروط به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

1. نظریه هایی که بر اساس آن جهان توسط خالق خلق شده است. به عبارت دیگر، ماهیت آنها این است که فرآیند ایجاد جهان یک عمل آگاهانه و معنوی، تجلی اراده یک ذهن برتر بود.
2. نظریه‌های منشأ جهان، بر اساس عوامل علمی ساخته شده‌اند. فرضیات آنها به طور قاطع هم وجود خالق و هم امکان آفرینش آگاهانه جهان را رد می کند. این گونه فرضیه ها اغلب بر اساس چیزی است که اصل حد وسط نامیده می شود. آنها احتمال می دهندزندگی نه تنها در سیاره ما، بلکه در دیگران نیز وجود دارد.

خلاقیت - نظریه خلقت جهان توسط خالق

همانطور که از نام آن پیداست، آفرینش گرایی نظریه دینی منشأ جهان است. این جهان بینی مبتنی بر مفهوم خلقت جهان، سیاره و انسان توسط خداوند یا خالق است.

این ایده برای مدت طولانی تا پایان قرن نوزدهم غالب بود، زمانی که روند انباشت دانش در زمینه های مختلف علوم (زیست شناسی، نجوم، فیزیک) شتاب گرفت و نظریه تکاملی فراگیر شد. آفرینش گرایی به نوعی واکنش مسیحیان تبدیل شده است که به دیدگاه های محافظه کارانه در مورد اکتشافات انجام شده پایبند هستند. ایده غالب توسعه تکاملی در آن زمان تنها تضادهایی را که بین نظریه های مذهبی و سایر نظریه ها وجود داشت تشدید کرد.

تفاوت بین نظریه های علمی و دینی چیست

تفاوت‌های اصلی بین نظریه‌های دسته‌بندی‌های مختلف، عمدتاً در اصطلاحات استفاده شده توسط طرفداران آنها نهفته است. پس در فرضیه های علمی به جای خالق - طبیعت و به جای خلق - مبدأ. در کنار این، مسائلی وجود دارد که به طور مشابه توسط نظریه های مختلف پوشش داده شده و یا حتی کاملا تکراری هستند.

نظریه‌های مبدأ کیهان که به دسته‌های متضاد تعلق دارند، ظهور آن را به طرق مختلف تاریخ‌گذاری می‌کنند. به عنوان مثال، طبق رایج ترین فرضیه (نظریه انفجار بزرگ)، جهان حدود 13 میلیارد سال پیش شکل گرفته است.

در مقابل، نظریه دینی مبدأ جهان اعداد کاملاً متفاوتی را ارائه می دهد:

• به گفته مسیحیمنابع، سن جهان ایجاد شده توسط خداوند در زمان تولد عیسی مسیح 3483-6984 سال بود.
• هندوئیسم نشان می دهد که جهان ما تقریباً 155 تریلیون سال قدمت دارد.

کانت و مدل کیهانی او

تا قرن بیستم، اکثر دانشمندان بر این عقیده بودند که جهان بی نهایت است. این ویژگی آنها زمان و مکان را مشخص می کردند. علاوه بر این، به نظر آنها، جهان ساکن و یکنواخت بود.

ایده بی نهایت بودن کیهان در فضا توسط اسحاق نیوتن مطرح شد. توسعه این فرض توسط امانوئل کانت انجام شد، که این نظریه را توسعه داد که همچنین محدودیت زمانی وجود ندارد. با حرکت بیشتر، در مفروضات نظری، کانت بی نهایت جهان را به تعداد محصولات بیولوژیکی ممکن گسترش داد. این فرض به این معناست که در شرایط دنیای باستانی و وسیع، بدون پایان و آغاز، تعداد بی‌شماری گزینه ممکن وجود دارد که در نتیجه ظهور هر گونه زیستی واقعی است.

بر اساس این نظریه در مورد منشأ احتمالی اشکال حیات، نظریه داروین بعدها توسعه یافت. مشاهدات آسمان پرستاره و نتایج محاسبات اخترشناسان مدل کیهانی کانت را تایید کرد.

اندیشه های اینشتین

در آغاز قرن بیستم، آلبرت انیشتین مدل خود را از جهان منتشر کرد. طبق نظریه نسبیت او، دو فرآیند متضاد به طور همزمان در جهان اتفاق می افتد: انبساط و انقباض. با این حال، اوبا نظر اکثر دانشمندان در مورد ایستایی کیهان موافق بود، بنابراین مفهوم نیروی دافعه کیهانی را مطرح کرد. تاثیر آن برای متعادل کردن جاذبه ستارگان و توقف روند حرکت همه اجرام آسمانی به منظور حفظ ماهیت ایستا کیهان طراحی شده است.

مدل جهان - به گفته انیشتین - اندازه خاصی دارد، اما هیچ مرزی وجود ندارد. چنین ترکیبی تنها زمانی امکان پذیر است که فضا به همان شکلی که در یک کره اتفاق می افتد منحنی باشد.

ویژگی های فضای چنین مدلی عبارتند از:

• سه بعدی.
• خود بسته می شود.
• همگنی (فقدان مرکز و لبه)، که در آن کهکشان ها به طور مساوی توزیع شده اند.

A. الف. فریدمن: جهان در حال گسترش است

خالق مدل انقلابی در حال انبساط جهان، A. A. Fridman (شوروی اتحاد جماهیر شوروی)، نظریه خود را بر اساس معادلات مشخص کننده نظریه نسبیت عام ساخته است. درست است، نظر عموماً پذیرفته شده در دنیای علمی آن زمان، ماهیت ایستا دنیای ما بود، بنابراین توجه لازم به کار او نشد.

چند سال بعد، ادوین هابل، ستاره شناس، کشفی کرد که ایده های فریدمن را تأیید کرد. حذف کهکشان ها از کهکشان راه شیری کشف شده است. در عین حال، این واقعیت که سرعت حرکت آنها با فاصله بین آنها و کهکشان ما متناسب است، غیرقابل انکار شده است.

این کشف، "عقب نشینی" دائمی ستارگان و کهکشان ها نسبت به یکدیگر را توضیح می دهد که منجر به نتیجه گیری در موردانبساط جهان.

سرانجام، نتیجه گیری فریدمن توسط انیشتین به رسمیت شناخته شد، بعدها او از شایستگی های دانشمند شوروی به عنوان بنیانگذار فرضیه انبساط جهان یاد کرد.

نمی توان گفت که بین این نظریه و نظریه نسبیت عام تضادهایی وجود دارد، اما با انبساط کیهان، باید یک انگیزه اولیه وجود داشته باشد که پراکندگی ستارگان را برانگیخته است. بر اساس قیاس با انفجار، این ایده "بیگ بنگ" نامیده شد.

استیون هاوکینگ و اصل آنتروپیک

نتیجه محاسبات و اکتشافات استیون هاوکینگ، نظریه انسان محوری مبدأ جهان بود. خالق آن ادعا می کند که وجود سیاره ای به خوبی آماده برای زندگی انسان نمی تواند تصادفی باشد.

نظریه استیون هاوکینگ در مورد منشأ جهان همچنین تبخیر تدریجی سیاهچاله ها، از دست دادن انرژی آنها و انتشار تشعشعات هاوکینگ را فراهم می کند.

در نتیجه جستجوی شواهد، بیش از ۴۰ ویژگی شناسایی و تأیید شد که رعایت آنها برای توسعه تمدن ضروری است. هیو راس، اخترفیزیکدان آمریکایی، احتمال وقوع چنین تصادفی غیرعمدی را تخمین زد. نتیجه عدد 10^-53 بود.

جهان ما شامل یک تریلیون کهکشان، هر کدام ۱۰۰ میلیارد ستاره است. طبق محاسبات دانشمندان، تعداد کل سیارات باید 10²⁰ باشد. این رقم 33 مرتبه کوچکتر از مقدار محاسبه شده قبلی است. بنابراین، هیچ یک از سیارات در همه کهکشان ها نمی توانند شرایطی را ترکیب کنند که برای تشکیل خود به خودی مناسب باشد.زندگی.

نظریه بیگ بنگ: پیدایش جهان از یک ذره ناچیز

دانشمندانی که از نظریه انفجار بزرگ حمایت می کنند، این فرضیه را به اشتراک می گذارند که جهان نتیجه یک انفجار بزرگ است. فرض اصلی این نظریه این است که قبل از این رویداد، تمام عناصر جهان کنونی در ذره ای محصور شده بودند که ابعاد میکروسکوپی داشت. در حالی که در داخل آن، عناصر با یک حالت منفرد مشخص می شدند که در آن شاخص هایی مانند دما، چگالی و فشار قابل اندازه گیری نبود. آنها بی پایان هستند. ماده و انرژی در این حالت تحت تأثیر قوانین فیزیک قرار نمی گیرند.

علت انفجاری که 15 میلیارد سال پیش رخ داد، ناپایداری درون ذره نامیده می شود. عناصر ریز پراکنده آغاز جهانی را که امروز می شناسیم نشان می دهد.

در ابتدا، جهان یک سحابی بود که توسط ذرات ریز (کوچکتر از یک اتم) تشکیل شده بود. سپس، هنگامی که آنها با هم ترکیب شدند، اتم هایی را تشکیل دادند که به عنوان اساس کهکشان های ستاره ای عمل کردند. پاسخ به سؤالاتی در مورد آنچه قبل از انفجار رخ داده و همچنین علت آن، مهمترین وظایف این نظریه مبدأ کیهان است.

جدول به صورت شماتیک مراحل شکل گیری جهان پس از انفجار بزرگ را نشان می دهد.

وضعیت کیهان	Timeline	دمای مورد انتظار
گسترش (تورم)	از 10-45تا10-37 ثانیه	بیشتر1026K
کوارک ها و الکترون ها ظاهر می شوند	10-6 c	بیش از 1013 K
پروتون ها و نوترون ها تشکیل می شوند	10-5 c	1012K
هسته های هلیوم، دوتریوم و لیتیوم تشکیل می شوند	از 10-4 از تا 3 دقیقه	از 1011 تا 109 K
اتم ها تشکیل شد	400 هزار سال	4000 K
ابر گاز به گسترش ادامه می دهد	15 میلیون سال	300 K
اولین ستاره ها و کهکشان ها متولد شدند	1 میلیارد سال	20 K
انفجار ستاره ها باعث تشکیل هسته های سنگین می شود	3 میلیارد سال	10 K
فرایند تولد ستارگان متوقف می شود	10-15 میلیارد سال	3 K
انرژی همه ستارگان تخلیه شده است	1014 سال	10-2 K
سیاهچاله ها تخلیه می شوند و ذرات بنیادی متولد می شوند	1040 سال	-20 K
تبخیر همه سیاهچاله ها به پایان می رسد	10100 سال	از 10-60 تا 10-40 K

همانطور که از داده های بالا برمی آید، جهان به انبساط و سرد شدن ادامه می دهد.

افزایش ثابت در فاصله بین کهکشان ها اصل اصلی است: آنچه نظریه انفجار بزرگ را متمایز می کند. پیدایش کیهان از این طریق را می توان با شواهدی که یافت شد تایید کرد. زمینه هایی نیز وجود داردانکارها.

مسائل نظریه

با توجه به اینکه نظریه انفجار بزرگ در عمل اثبات نشده است، جای تعجب نیست که چندین سؤال وجود دارد که قادر به پاسخگویی نیست:

1. تکینگی. این کلمه نشان دهنده وضعیت جهان است که در یک نقطه فشرده شده است. مشکل نظریه انفجار بزرگ عدم امکان توصیف فرآیندهای رخ داده در ماده و فضا در چنین حالتی است. قانون نسبیت عام در اینجا صدق نمی کند، بنابراین نمی توان یک توصیف ریاضی و معادلات برای مدل سازی ایجاد کرد. همان آغاز نمایش‌های غیرداستانی او معمولاً این پیچیدگی را گذراً نادیده می‌گیرند یا فقط به آن اشاره می‌کنند. با این حال، برای دانشمندانی که برای ارائه یک پایه ریاضی برای نظریه انفجار بزرگ تلاش می کنند، این مشکل به عنوان یک مانع بزرگ شناخته می شود.
2. نجوم. در این زمینه، نظریه انفجار بزرگ با این واقعیت مواجه است که نمی تواند روند پیدایش کهکشان ها را توصیف کند. بر اساس نسخه های مدرن نظریه ها، می توان پیش بینی کرد که چگونه یک ابر همگن گاز ظاهر می شود. در عین حال، چگالی آن در حال حاضر باید حدود یک اتم در هر متر مکعب باشد. برای بدست آوردن چیزی بیشتر، نمی توان بدون تنظیم وضعیت اولیه کیهان انجام داد. فقدان اطلاعات و تجربه عملی در این زمینه به موانع جدی برای مدل سازی بیشتر تبدیل شده است.

همچنین از نظر محاسبه شده مغایرت وجود داردجرم کهکشان ما و داده های به دست آمده با مطالعه میزان جذب آن به کهکشان آندرومدا. ظاهراً وزن کهکشان ما ده برابر بیشتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می شد.

کیهان‌شناسی و فیزیک کوانتومی

امروزهیچ نظریه کیهان شناسی که مبتنی بر مکانیک کوانتومی نباشد وجود ندارد. پس از همه، به شرح رفتار ذرات اتمی و زیر اتمی می پردازد. تفاوت بین فیزیک کوانتومی و فیزیک کلاسیک (توسط نیوتن توضیح داده شده) در این است که دومی اشیاء مادی را مشاهده و توصیف می کند، در حالی که اولی توصیفی منحصراً ریاضی از خود مشاهده و اندازه گیری را فرض می کند. برای فیزیک کوانتومی، ارزش های مادی موضوع تحقیق نیستند، در اینجا خود ناظر بخشی از وضعیت مورد مطالعه است.

بر اساس این ویژگی ها، مکانیک کوانتومی در توصیف جهان مشکل دارد، زیرا ناظر بخشی از جهان است. با این حال، صحبت از ظهور جهان، غیرممکن است که افراد خارجی را تصور کنیم. تلاش برای توسعه یک مدل بدون مشارکت ناظر خارجی با نظریه کوانتومی مبدا کیهان توسط جی. ویلر تاج گذاری شد.

ماهیت آن این است که در هر لحظه از زمان شکافتن کیهان و تشکیل تعداد نامحدودی از نسخه ها وجود دارد. در نتیجه، هر یک از جهان های موازی را می توان مشاهده کرد و ناظران می توانند همه جایگزین های کوانتومی را ببینند. در عین حال، دنیای اصلی و جدید واقعی هستند.

الگوی تورم

وظیفه اصلی که نظریه تورم برای حل آن طراحی شده در حال تبدیل شدن استجستجو برای پاسخ به سوالاتی که توسط نظریه انفجار بزرگ و نظریه انبساط ناشناخته مانده است. یعنی:

1. چرا جهان در حال انبساط است؟
2. انفجار بزرگ چیست؟

برای این منظور، نظریه تورمی مبدا کیهان، برون یابی انبساط تا نقطه صفر در زمان، نتیجه گیری کل جرم کیهان در یک نقطه و تشکیل یک کیهان شناسی را فراهم می کند. تکینگی که اغلب از آن به عنوان انفجار بزرگ یاد می شود.

بدیهی است که بی ربط بودن نظریه نسبیت عام است که در حال حاضر قابل اعمال نیست. در نتیجه، تنها روش‌های نظری، محاسبات و استنتاج‌ها را می‌توان برای توسعه یک نظریه عمومی‌تر (یا «فیزیک جدید») و حل مشکل تکینگی کیهانی به کار برد.

نظریه های جایگزین جدید

علی رغم موفقیت مدل تورم کیهانی، دانشمندانی وجود دارند که با آن مخالف هستند و آن را غیرقابل دفاع می دانند. بحث اصلی آنها انتقاد از راه حل های ارائه شده توسط این نظریه است. مخالفان استدلال می‌کنند که راه‌حل‌های به‌دست‌آمده برخی از جزئیات را از دست می‌دهند، به عبارت دیگر، به‌جای حل مشکل مقادیر اولیه، نظریه فقط به طرز ماهرانه‌ای آنها را پوشش می‌دهد.

جایگزین چندین نظریه عجیب و غریب هستند که ایده آنها بر اساس شکل گیری مقادیر اولیه قبل از انفجار بزرگ است. نظریه های جدید منشأ جهان را می توان به طور خلاصه به شرح زیر توصیف کرد:

• نظریه ریسمان. طرفداران آن، علاوه بر چهار بعد معمول مکان و زمان، پیشنهاد می کنند که ابعاد دیگری نیز معرفی کنند. می توانستند نقشی داشته باشندمراحل اولیه کیهان، و در حال حاضر در حالت فشرده باشد. دانشمندان در پاسخ به این سؤال که دلیل فشرده شدن آنها چیست، پاسخی ارائه می دهند که خاصیت ابررشته ها T-duality است. بنابراین، تارها در ابعاد اضافی "زخم" می شوند و اندازه آنها محدود است.
• نظریه سبوس. به آن نظریه M نیز می گویند. مطابق با فرضیه های آن، در ابتدای شکل گیری کیهان، فضا-زمان پنج بعدی ایستا سرد وجود دارد. چهار مورد از آنها (فضایی) دارای محدودیت یا دیوار - سه بران هستند. فضای ما یکی از دیوارهاست و دومی پنهان. سه بران سوم در فضای چهار بعدی قرار دارد که توسط دو بران مرزی محدود شده است. این تئوری در نظر می گیرد که بران سوم با ما برخورد می کند و مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. این شرایط است که برای ظهور انفجار بزرگ مساعد می شود.

نظریه های چرخه ای منحصر به فرد بودن انفجار بزرگ را انکار می کنند و ادعا می کنند که جهان از حالتی به حالت دیگر می رود. بر اساس قانون دوم ترمودینامیک مشکل چنین نظریه هایی افزایش آنتروپی است. در نتیجه، مدت چرخه های قبلی کوتاه تر بود و دمای ماده به طور قابل توجهی بالاتر از زمان انفجار بزرگ بود. احتمال این اتفاق بسیار کم است

مهم نیست که چقدر نظریه ها در مورد منشأ جهان وجود دارد، فقط دو تا از آنها آزمون زمان را پس داده اند و بر مشکل آنتروپی روزافزون غلبه کرده اند. آنها توسط دانشمندان Steinhardt-Turok و Baum-Frampton ساخته شده اند.

این نظریه های نسبتاً جدید در مورد منشأ جهان در دهه 80 قرن گذشته مطرح شد. آنها پیروان زیادی دارند که مدل هایی را بر اساس آن توسعه می دهند، به دنبال شواهدی از اعتبار می گردند و برای حل ناسازگاری ها تلاش می کنند.

نظریه ریسمان

یکی از محبوب‌ترین نظریه‌های منشأ جهان، نظریه ریسمان است. قبل از شروع به شرح ایده او، لازم است مفاهیم یکی از نزدیکترین رقبا، مدل استاندارد را درک کنید. فرض بر این است که ماده و فعل و انفعالات را می توان به عنوان مجموعه خاصی از ذرات توصیف کرد که به چندین گروه تقسیم می شوند:

• کوارک.
• لپتون.
• بوزون.

این ذرات در واقع اجزای سازنده جهان هستند، زیرا آنقدر کوچک هستند که نمی توان آنها را به اجزاء تقسیم کرد.

یک ویژگی متمایز نظریه ریسمان این ادعا است که چنین آجرهایی ذرات نیستند، بلکه رشته‌های مافوق میکروسکوپی هستند که ارتعاش می‌کنند. در همان زمان، با نوسان در فرکانس‌های مختلف، رشته‌ها به آنالوگ ذرات مختلفی تبدیل می‌شوند که در مدل استاندارد توصیف شده‌اند.

برای درک این نظریه، باید متوجه شد که ریسمان ها هیچ ماده ای نیستند، آنها انرژی هستند. بنابراین، نظریه ریسمان نتیجه می گیرد که تمام عناصر جهان از انرژی ساخته شده اند.

آتش قیاس خوبی است. نگاه کردن به آن احساس مادی بودن آن را می دهد، اما نمی توان به آن دست زد.

کیهان‌شناسی برای دانش‌آموزان

نظریه های منشأ جهان به طور خلاصه در مدارس در درس های نجوم مطالعه می شود. برای دانش آموزانتئوری های اصلی را در مورد چگونگی شکل گیری جهان ما، آنچه اکنون برای آن اتفاق می افتد و چگونه در آینده توسعه خواهد یافت، شرح دهید.

هدف از دروس آشنایی کودکان با ماهیت تشکیل ذرات بنیادی، عناصر شیمیایی و اجرام آسمانی است. نظریه های منشأ جهان برای کودکان به ارائه نظریه انفجار بزرگ خلاصه می شود. معلمان از مواد بصری استفاده می کنند: اسلایدها، جداول، پوسترها، تصاویر. وظیفه اصلی آنها بیدار کردن علاقه کودکان به دنیایی است که آنها را احاطه کرده است.