Die Größe und Vielf alt der umgebenden Welt kann jede Vorstellungskraft in Erstaunen versetzen. Alle Gegenstände und Gegenstände, die einen Menschen umgeben, andere Menschen, verschiedene Pflanzen- und Tierarten, nur mit einem Mikroskop sichtbare Teilchen sowie unfassbare Sternhaufen: Sie alle vereint der Begriff „Universum“.
Theorien über die Entstehung des Universums werden seit langer Zeit von Menschen entwickelt. Trotz des Fehlens auch nur des ursprünglichen Konzepts von Religion oder Wissenschaft tauchten in den neugierigen Köpfen der alten Menschen Fragen über die Prinzipien der Weltordnung und über die Position eines Menschen in dem Raum auf, der ihn umgibt. Es ist schwer zu zählen, wie viele Theorien über den Ursprung des Universums heute existieren, einige von ihnen werden von führenden weltberühmten Wissenschaftlern untersucht, andere sind einfach fantastisch.
Kosmologie und ihr Fach
Moderndie kosmologie - die wissenschaft vom aufbau und der entwicklung des universums - betrachtet die frage nach seinem ursprung als eines der interessantesten und noch immer unzureichend erforschten mysterien. Die Art der Prozesse, die zur Entstehung von Sternen, Galaxien, Sonnensystemen und Planeten beigetragen haben, ihre Entwicklung, die Quelle der Entstehung des Universums sowie seine Größe und Grenzen: All dies ist nur eine kurze Liste der untersuchten Themen von modernen Wissenschaftlern.
Die Suche nach Antworten auf das grundlegende Rätsel um die Entstehung der Welt hat dazu geführt, dass es heute verschiedene Theorien über die Entstehung, Existenz, Entwicklung des Universums gibt. Die Aufregung von Spezialisten, die nach Antworten suchen, Hypothesen aufstellen und testen, ist gerechtfertigt, denn eine zuverlässige Theorie der Geburt des Universums wird der ganzen Menschheit die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Leben in anderen Systemen und Planeten offenbaren.
Theorien über die Entstehung des Universums haben den Charakter wissenschaftlicher Konzepte, individueller Hypothesen, religiöser Lehren, philosophischer Ideen und Mythen. Sie sind alle bedingt in zwei Hauptkategorien unterteilt:
- Theorien, nach denen das Universum vom Schöpfer erschaffen wurde. Mit anderen Worten, ihre Essenz ist, dass der Prozess der Erschaffung des Universums eine bewusste und vergeistigte Handlung war, eine Manifestation des Willens eines höheren Geistes.
- Theorien über den Ursprung des Universums, aufgebaut auf der Grundlage wissenschaftlicher Faktoren. Ihre Postulate lehnen sowohl die Existenz eines Schöpfers als auch die Möglichkeit einer bewussten Erschaffung der Welt kategorisch ab. Solche Hypothesen basieren oft auf dem sogenannten Mittelmäßigkeitsprinzip. Sie gehen von der Möglichkeit ausLeben nicht nur auf unserem Planeten, sondern auch auf anderen.
Kreationismus - die Theorie der Erschaffung der Welt durch den Schöpfer
Wie der Name schon sagt, ist der Kreationismus die religiöse Theorie des Ursprungs des Universums. Diese Weltanschauung basiert auf dem Konzept der Erschaffung des Universums, des Planeten und des Menschen durch Gott oder den Schöpfer.
Die Idee war lange vorherrschend, bis Ende des 19. Jahrhunderts, als sich der Prozess der Anhäufung von Wissen in verschiedenen Wissenschaftsbereichen (Biologie, Astronomie, Physik) beschleunigte und die Evolutionstheorie weite Verbreitung fand. Der Kreationismus ist zu einer Art Reaktion von Christen geworden, die an konservativen Ansichten über die gemachten Entdeckungen festh alten. Die damals vorherrschende Vorstellung von der evolutionären Entwicklung verstärkte nur die Widersprüche, die zwischen religiösen und anderen Theorien bestanden.
Was ist der Unterschied zwischen wissenschaftlichen und religiösen Theorien
Die Hauptunterschiede zwischen den Theorien verschiedener Kategorien liegen vor allem in der Terminologie ihrer Anhänger. In wissenschaftlichen Hypothesen also anstelle des Schöpfers - der Natur und anstelle der Schöpfung - des Ursprungs. Daneben gibt es Themen, die in ähnlicher Weise von verschiedenen Theorien abgedeckt oder sogar vollständig dupliziert werden.
Theorien über den Ursprung des Universums, die zu entgegengesetzten Kategorien gehören, datieren sein Erscheinen auf unterschiedliche Weise. Nach der gängigsten Hypothese (der Urknall-Theorie) ist das Universum beispielsweise vor etwa 13 Milliarden Jahren entstanden.
Dagegen gibt die religiöse Theorie der Entstehung des Universums ganz andere Zahlen an:
- Laut ChristianQuellen zufolge betrug das Alter des von Gott geschaffenen Universums zum Zeitpunkt der Geburt Jesu Christi 3483-6984 Jahre.
- Hinduismus legt nahe, dass unsere Welt ungefähr 155 Billionen Jahre alt ist.
Kant und sein kosmologisches Modell
Bis zum 20. Jahrhundert waren die meisten Wissenschaftler der Meinung, dass das Universum unendlich sei. Diese Eigenschaft prägten Zeit und Raum. Außerdem war das Universum ihrer Meinung nach statisch und einheitlich.
Die Idee der Unendlichkeit des Universums im Weltraum wurde von Isaac Newton vorgebracht. Die Entwicklung dieser Annahme erfolgte durch Emmanuel Kant, der die Theorie entwickelte, dass es auch keine zeitlichen Begrenzungen gibt. Weitergehend erweiterte Kant in theoretischen Annahmen die Unendlichkeit des Universums auf die Anzahl möglicher biologischer Produkte. Dieses Postulat bedeutete, dass es unter den Bedingungen der alten und weiten Welt, ohne Ende und Anfang, unzählige Möglichkeiten geben kann, wodurch das Auftreten jeder biologischen Art real ist.
Basierend auf dieser Theorie des möglichen Ursprungs von Lebensformen wurde später Darwins Theorie entwickelt. Beobachtungen des Sternenhimmels und die Ergebnisse astronomischer Berechnungen bestätigten Kants kosmologisches Modell.
Einsteins Gedanken
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts veröffentlichte Albert Einstein sein eigenes Modell des Universums. Nach seiner Relativitätstheorie laufen im Universum gleichzeitig zwei gegensätzliche Prozesse ab: Expansion und Kontraktion. Allerdings erstimmte mit der Meinung der meisten Wissenschaftler über die Stationarität des Universums überein und führte daher das Konzept der kosmischen Abstoßungskraft ein. Seine Wirkung soll die Anziehungskraft der Sterne ausgleichen und den Bewegungsprozess aller Himmelskörper stoppen, um die statische Natur des Universums aufrechtzuerh alten.
Das Modell des Universums - nach Einstein - hat eine gewisse Größe, aber es gibt keine Grenzen. Eine solche Kombination ist nur möglich, wenn der Raum so gekrümmt ist, wie es bei einer Kugel der Fall ist.
Die Merkmale des Raums eines solchen Modells sind:
- Dreidimensional.
- Schließt sich selbst.
- Homogenität (Fehlen von Zentrum und Rand), bei der Galaxien gleichmäßig verteilt sind.
A. A. Friedman: Das Universum dehnt sich aus
Der Schöpfer des revolutionären Expansionsmodells des Universums, A. A. Fridman (UdSSR), baute seine Theorie auf der Grundlage der Gleichungen auf, die die allgemeine Relativitätstheorie charakterisieren. Es stimmt, die allgemein akzeptierte Meinung in der damaligen wissenschaftlichen Welt war die statische Natur unserer Welt, also wurde seiner Arbeit nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt.
Ein paar Jahre später machte der Astronom Edwin Hubble eine Entdeckung, die Friedmans Ideen bestätigte. Die Entfernung von Galaxien aus der nahen Milchstraße wurde entdeckt. Gleichzeitig ist die Tatsache, dass ihre Bewegungsgeschwindigkeit proportional zur Entfernung zwischen ihnen und unserer Galaxie ist, unwiderlegbar geworden.
Diese Entdeckung erklärt den ständigen „Rückzug“von Sternen und Galaxien in Bezug zueinander, was zu dem Schluss führt, dass etwaExpansion des Universums.
Schließlich wurden Friedmans Schlussfolgerungen von Einstein anerkannt, später erwähnte er die Verdienste des sowjetischen Wissenschaftlers als Begründer der Hypothese der Expansion des Universums.
Es kann nicht gesagt werden, dass es Widersprüche zwischen dieser Theorie und der allgemeinen Relativitätstheorie gibt, aber mit der Expansion des Universums muss es einen Anfangsimpuls gegeben haben, der die Streuung von Sternen provoziert hat. In Analogie zur Explosion wurde die Idee „Urknall“genannt.
Stephen Hawking und das anthropische Prinzip
Das Ergebnis von Stephen Hawkings Berechnungen und Entdeckungen war die anthropozentrische Theorie der Entstehung des Universums. Sein Schöpfer behauptet, dass die Existenz eines Planeten, der so gut auf menschliches Leben vorbereitet ist, kein Zufall sein kann.
Stephen Hawkings Theorie der Entstehung des Universums sieht auch die allmähliche Verdunstung von Schwarzen Löchern, deren Energieverlust und die Emission von Hawking-Strahlung vor.
Als Ergebnis der Beweissuche wurden mehr als 40 Merkmale identifiziert und verifiziert, deren Beachtung für die Entwicklung der Zivilisation notwendig ist. Der amerikanische Astrophysiker Hugh Ross schätzte die Wahrscheinlichkeit eines solchen unbeabsichtigten Zusammentreffens. Das Ergebnis war die Zahl 10-53.
Unser Universum umfasst eine Billion Galaxien mit jeweils 100 Milliarden Sternen. Nach Berechnungen der Wissenschaftler sollte die Gesamtzahl der Planeten 1020 betragen. Diese Zahl ist um 33 Größenordnungen kleiner als die zuvor berechnete. Daher kann keiner der Planeten in allen Galaxien Bedingungen kombinieren, die für eine spontane Entstehung geeignet wären. Leben.
The Big Bang Theory: Die Entstehung des Universums aus einem vernachlässigbaren Teilchen
Wissenschaftler, die die Urknalltheorie unterstützen, teilen die Hypothese, dass das Universum das Ergebnis eines großen Knalls ist. Das Hauptpostulat der Theorie ist die Behauptung, dass vor diesem Ereignis alle Elemente des gegenwärtigen Universums in einem Teilchen mit mikroskopischen Abmessungen eingeschlossen waren. In ihrem Inneren waren die Elemente durch einen einzigartigen Zustand gekennzeichnet, in dem Indikatoren wie Temperatur, Dichte und Druck nicht gemessen werden konnten. Sie sind endlos. Materie und Energie in diesem Zustand unterliegen nicht den Gesetzen der Physik.
Die Ursache der Explosion, die vor 15 Milliarden Jahren stattfand, wird als Instabilität bezeichnet, die im Inneren des Teilchens entstand. Verstreute winzige Elemente markierten den Beginn der Welt, die wir heute kennen.
Am Anfang war das Universum ein Nebel, der aus winzigen Teilchen (kleiner als ein Atom) gebildet wurde. Wenn sie dann kombiniert wurden, bildeten sie Atome, die als Grundlage für Sterngalaxien dienten. Die Beantwortung der Fragen darüber, was vor der Explosion geschah und was sie verursacht hat, sind die wichtigsten Aufgaben dieser Theorie zur Entstehung des Universums.
Die Tabelle zeigt schematisch die Stadien der Entstehung des Universums nach dem Urknall.
| Der Zustand des Universums | Zeitleiste | Erwartete Temperatur |
| Expansion (Inflation) | Von 10-45bis10-37 Sekunden | Mehr1026K |
| Quarks und Elektronen erscheinen | 10-6 c | Über 1013 K |
| Protonen und Neutronen entstehen | 10-5 c | 1012K |
| Helium-, Deuterium- und Lithiumkerne entstehen | Von 10-4 von bis 3 min | Von 1011 bis 109 K |
| Gebildete Atome | 400.000 Jahre | 4000 K |
| Gaswolke breitet sich weiter aus | 15 Millionen Jahre | 300 K |
| Die ersten Sterne und Galaxien werden geboren | 1 Milliarde Jahre | 20 K |
| Explosionen von Sternen provozieren die Bildung schwerer Kerne | 3 Milliarden Jahre | 10 K |
| Der Geburtsprozess der Sterne stoppt | 10-15 Milliarden Jahre | 3 K |
| Energie aller Sterne ist aufgebraucht | 1014 Jahre | 10-2 K |
| Schwarze Löcher werden erschöpft und Elementarteilchen werden geboren | 1040 Jahre | -20 K |
| Verdampfung aller Schwarzen Löcher endet | 10100 Jahre | Von 10-60 bis 10-40 K |
Wie aus den obigen Daten folgt, dehnt sich das Universum weiter aus und kühlt ab.
Die ständige Vergrößerung der Entfernung zwischen Galaxien ist das Hauptpostulat: was die Urknalltheorie auszeichnet. Die Entstehung des Universums auf diese Weise kann durch die gefundenen Beweise bestätigt werden. Es gibt auch Gründe fürAblehnungen.
Problematik der Theorie
Da sich die Urknalltheorie in der Praxis nicht bewährt hat, ist es nicht verwunderlich, dass sie mehrere Fragen nicht beantworten kann:
-
Singularität. Dieses Wort bezeichnet den Zustand des Universums, komprimiert auf einen einzigen Punkt. Das Problem der Urknalltheorie ist die Unmöglichkeit, die in Materie und Raum ablaufenden Prozesse in einem solchen Zustand zu beschreiben. Das allgemeine Relativitätsgesetz gilt hier nicht, daher ist es unmöglich, eine mathematische Beschreibung und Gleichungen für die Modellierung aufzustellen.
Die grundsätzliche Unmöglichkeit, eine Antwort auf die Frage nach dem Anfangszustand des Universums zu erh alten, diskreditiert die Theorie ganz am Anfang. Ihre Sachdarstellungen neigen dazu, diese Komplexität zu beschönigen oder nur am Rande zu erwähnen. Für Wissenschaftler, die daran arbeiten, eine mathematische Grundlage für die Urknalltheorie zu schaffen, wird diese Schwierigkeit jedoch als großes Hindernis angesehen.
- Astronomie. Die Urknalltheorie steht in diesem Bereich vor der Tatsache, dass sie den Prozess der Entstehung von Galaxien nicht beschreiben kann. Basierend auf modernen Theorieversionen ist es möglich vorherzusagen, wie eine homogene Gaswolke aussieht. Gleichzeitig soll seine Dichte mittlerweile etwa ein Atom pro Kubikmeter betragen. Um etwas mehr zu erreichen, kann man nicht darauf verzichten, den Anfangszustand des Universums anzupassen. Der Mangel an Informationen und praktischer Erfahrung in diesem Bereich wird zu einem ernsthaften Hindernis für die weitere Modellierung.
Es gibt auch eine Diskrepanz in Bezug auf die Berechnungdie Masse unserer Galaxie und die Daten, die durch die Untersuchung der Anziehungsrate der Andromeda-Galaxie gewonnen wurden. Anscheinend ist das Gewicht unserer Galaxie zehnmal größer als bisher angenommen.
Kosmologie und Quantenphysik
Heute gibt es keine kosmologischen Theorien, die nicht auf der Quantenmechanik beruhen würden. Immerhin geht es um die Beschreibung des Verh altens atomarer und subatomarer Teilchen. Der Unterschied zwischen der Quantenphysik und der klassischen Physik (ausgeführt von Newton) besteht darin, dass letztere materielle Objekte beobachtet und beschreibt, während erstere eine ausschließlich mathematische Beschreibung der Beobachtung und Messung selbst voraussetzt. Materielle Werte sind für die Quantenphysik kein Forschungsgegenstand, hier ist der Beobachter selbst Teil der untersuchten Situation.
Aufgrund dieser Eigenschaften hat die Quantenmechanik Schwierigkeiten, das Universum zu beschreiben, weil der Beobachter Teil des Universums ist. Wenn man jedoch von der Entstehung des Universums spricht, ist es unmöglich, sich Außenstehende vorzustellen. Versuche, ein Modell ohne Beteiligung eines externen Beobachters zu entwickeln, wurden mit der Quantentheorie der Entstehung des Universums von J. Wheeler gekrönt.
Sein Wesen ist, dass es zu jedem Zeitpunkt eine Aufsp altung des Universums und die Bildung einer unendlichen Anzahl von Kopien gibt. Als Ergebnis kann jedes der parallelen Universen beobachtet werden, und Beobachter können alle Quanten alternativen sehen. Gleichzeitig sind die ursprüngliche und die neue Welt real.
Inflationsmuster
Die Hauptaufgabe, die die Inflationstheorie lösen soll, wird immer größerSuche nach Antworten auf Fragen, die von der Urknalltheorie und der Expansionstheorie unerforscht gelassen wurden. Nämlich:
- Warum dehnt sich das Universum aus?
- Was ist der Urknall?
Dazu sieht die inflationäre Theorie der Entstehung des Universums die Extrapolation der Expansion auf den Nullzeitpunkt, den Abschluss der gesamten Masse des Universums an einem Punkt und die Bildung einer Kosmologie vor Singularität, die oft als Urknall bezeichnet wird.
Offensichtlich ist die Irrelevanz der allgemeinen Relativitätstheorie, die derzeit nicht anwendbar ist. Folglich können nur theoretische Methoden, Berechnungen und Schlussfolgerungen angewendet werden, um eine allgemeinere Theorie (oder „neue Physik“) zu entwickeln und das Problem der kosmologischen Singularität zu lösen.
Neue alternative Theorien
Trotz des Erfolgs des kosmischen Inflationsmodells gibt es Wissenschaftler, die dagegen sind und es für unh altbar h alten. Ihr Hauptargument ist die Kritik an den von der Theorie vorgeschlagenen Lösungen. Gegner argumentieren, dass die resultierenden Lösungen einige Details vermissen lassen, mit anderen Worten, anstatt das Problem der Anfangswerte zu lösen, werden sie von der Theorie nur geschickt drapiert.
Alternative sind mehrere exotische Theorien, deren Idee auf der Bildung von Anfangswerten vor dem Urknall basiert. Neue Theorien zur Entstehung des Universums lassen sich kurz wie folgt beschreiben:
- Stringtheorie. Ihre Anhänger schlagen vor, zusätzlich zu den üblichen vier Dimensionen von Raum und Zeit weitere Dimensionen einzuführen. Sie könnten eine Rolle spielenfrühen Stadien des Universums und befinden sich im Moment in einem kompaktierten Zustand. Auf die Frage nach dem Grund für ihre Verdichtung geben Wissenschaftler eine Antwort, die besagt, dass die Eigenschaft von Superstrings T-Dualität ist. Daher werden die Saiten auf zusätzliche Dimensionen "gewickelt" und ihre Größe ist begrenzt.
- Bran-Theorie. Sie wird auch M-Theorie genannt. Gemäß seinen Postulaten steht am Beginn der Entstehung des Universums eine k alte statische fünfdimensionale Raumzeit. Vier von ihnen (räumlich) haben Einschränkungen oder Wände - drei Branes. Unser Raum ist eine der Wände, und die zweite ist verborgen. Die dritte Dreibrane befindet sich im vierdimensionalen Raum, sie wird von zwei Grenzbranen begrenzt. Die Theorie geht davon aus, dass eine dritte Brane mit unserer kollidiert und eine große Menge Energie freisetzt. Es sind diese Bedingungen, die für die Entstehung eines Urknalls günstig werden.
Zyklische Theorien leugnen die Einzigartigkeit des Urknalls und behaupten, dass das Universum von einem Zustand in einen anderen übergeht. Das Problem bei solchen Theorien ist die Zunahme der Entropie nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Folglich war die Dauer der vorangegangenen Zyklen kürzer und die Temperatur der Substanz deutlich höher als beim Urknall. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist extrem gering
Ganz gleich, wie viele Theorien es über den Ursprung des Universums gibt, nur zwei davon haben den Test der Zeit bestanden und das Problem der immer größer werdenden Entropie überwunden. Sie wurden von den Wissenschaftlern Steinhardt-Turok und Baum-Frampton entwickelt.
Diese relativ neuen Theorien über den Ursprung des Universums wurden in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts aufgestellt. Sie haben viele Anhänger, die darauf basierende Modelle entwickeln, nach Beweisen für die Gültigkeit suchen und daran arbeiten, Inkonsistenzen aufzulösen.
Stringtheorie
Eine der beliebtesten Theorien über den Ursprung des Universums ist die Stringtheorie. Bevor Sie mit der Beschreibung ihrer Idee fortfahren, müssen Sie die Konzepte eines der engsten Konkurrenten, des Standardmodells, verstehen. Es geht davon aus, dass Materie und Wechselwirkungen als eine bestimmte Gruppe von Teilchen beschrieben werden können, die in mehrere Gruppen unterteilt sind:
- Quarks.
- Leptonen.
- Bosonen.
Diese Teilchen sind eigentlich die Bausteine des Universums, da sie so klein sind, dass sie nicht in Bestandteile zerlegt werden können.
Ein charakteristisches Merkmal der Stringtheorie ist die Behauptung, dass solche Bausteine keine Teilchen sind, sondern ultramikroskopische Saiten, die schwingen. Gleichzeitig werden die Saiten, die mit unterschiedlichen Frequenzen schwingen, zu Analoga verschiedener Teilchen, die im Standardmodell beschrieben sind.
Um die Theorie zu verstehen, sollte man erkennen, dass Saiten keine Materie sind, sie sind Energie. Daher kommt die Stringtheorie zu dem Schluss, dass alle Elemente des Universums aus Energie bestehen.
Feuer ist eine gute Analogie. Beim Betrachten erweckt es den Eindruck seiner Materialität, lässt sich aber nicht anfassen.
Kosmologie für Schüler
Theorien über die Entstehung des Universums werden in Schulen im Astronomieunterricht kurz studiert. Für StudierendeBeschreibe die wichtigsten Theorien darüber, wie unsere Welt entstanden ist, was jetzt mit ihr passiert und wie sie sich in Zukunft entwickeln wird.
Der Zweck des Unterrichts ist es, Kinder mit der Natur der Entstehung von Elementarteilchen, chemischen Elementen und Himmelskörpern vertraut zu machen. Theorien zur Entstehung des Universums für Kinder werden auf eine Darstellung der Urknalltheorie reduziert. Lehrer verwenden visuelles Material: Folien, Tabellen, Poster, Illustrationen. Ihre Hauptaufgabe ist es, das Interesse der Kinder an der sie umgebenden Welt zu wecken.
