Saat terjadi ledakan besar. Dentuman Besar. Pandangan modern tentang asal usul Alam Semesta

Teori Big Bang telah menjadi model kosmologis yang diterima secara luas seperti rotasi Bumi mengelilingi Matahari. Menurut teori tersebut, sekitar 14 miliar tahun yang lalu, getaran spontan dalam kehampaan mutlak menyebabkan munculnya Alam Semesta. Sesuatu yang ukurannya sebanding dengan partikel subatom berkembang hingga ukuran yang tak terbayangkan dalam sepersekian detik. Namun ada banyak masalah dalam teori ini yang sedang dihadapi oleh para fisikawan, dengan semakin banyak mengajukan hipotesis baru.

Apa yang salah dengan Teori Big Bang

Dari teori berikut ini bahwa semua planet dan bintang terbentuk dari debu yang tersebar di seluruh angkasa akibat ledakan. Tapi apa yang mendahuluinya tidak jelas: di sini model matematika ruang-waktu kita berhenti bekerja. Alam Semesta muncul dari keadaan awal tunggal, yang mana fisika modern tidak dapat diterapkan. Teori ini juga tidak mempertimbangkan penyebab singularitas atau materi dan energi yang menyebabkan terjadinya singularitas. Diyakini bahwa jawaban atas pertanyaan tentang keberadaan dan asal usul singularitas awal akan diberikan oleh teori gravitasi kuantum.

Kebanyakan model kosmologis memprediksi bahwa alam semesta secara keseluruhan jauh lebih besar daripada bagian yang dapat diamati – wilayah bola dengan diameter sekitar 90 miliar tahun cahaya. Kita hanya melihat bagian Alam Semesta yang cahayanya berhasil mencapai Bumi dalam 13,8 miliar tahun. Namun teleskop menjadi lebih baik, kita menemukan objek yang lebih jauh, dan tidak ada alasan untuk percaya bahwa proses ini akan berhenti.

Sejak Big Bang, alam semesta berkembang dengan kecepatan yang semakin cepat. Misteri tersulit dalam fisika modern adalah pertanyaan tentang apa yang menyebabkan percepatan. Menurut hipotesis kerja, Alam Semesta mengandung komponen tak kasat mata yang disebut “energi gelap”. Teori Big Bang tidak menjelaskan apakah Alam Semesta akan mengembang tanpa batas waktu, dan jika demikian, apa akibatnya - hilangnya alam semesta atau hal lainnya.

Meskipun mekanika Newton digantikan oleh fisika relativistik, itu tidak bisa disebut salah. Namun, persepsi tentang dunia dan model untuk menggambarkan Alam Semesta telah berubah total. Teori Big Bang meramalkan sejumlah hal yang sebelumnya tidak diketahui. Jadi, jika ada teori lain yang menggantikannya, maka teori tersebut harus serupa dan memperluas pemahaman tentang dunia.

Kami akan fokus pada teori paling menarik yang menjelaskan model alternatif Big Bang.

Alam semesta ibarat fatamorgana lubang hitam

Alam semesta muncul karena runtuhnya sebuah bintang di alam semesta empat dimensi, menurut para ilmuwan dari Perimeter Institute of Theoretical Physics. Hasil penelitian mereka dipublikasikan oleh Scientific American. Niayesh Afshordi, Robert Mann, dan Razi Pourhasan mengatakan bahwa alam semesta tiga dimensi kita menjadi semacam “fatamorgana holografik” ketika sebuah bintang empat dimensi runtuh. Berbeda dengan teori Big Bang, yang berpendapat bahwa alam semesta muncul dari ruang-waktu yang sangat panas dan padat sehingga hukum standar fisika tidak berlaku, hipotesis baru tentang alam semesta empat dimensi menjelaskan asal usul dan perluasannya yang cepat.

Menurut skenario yang dirumuskan oleh Afshordi dan rekan-rekannya, Alam Semesta tiga dimensi kita adalah sejenis membran yang mengapung melalui alam semesta yang lebih besar yang sudah ada dalam empat dimensi. Jika ruang empat dimensi ini memiliki bintang empat dimensinya sendiri, mereka juga akan meledak, seperti bintang tiga dimensi di Alam Semesta kita. Lapisan dalam akan menjadi lubang hitam, dan lapisan luar akan terlempar ke luar angkasa.

Di alam semesta kita, lubang hitam dikelilingi oleh sebuah bola yang disebut cakrawala peristiwa. Dan jika dalam ruang tiga dimensi batas ini adalah dua dimensi (seperti membran), maka di alam semesta empat dimensi cakrawala peristiwa akan terbatas pada bola yang ada dalam tiga dimensi. Simulasi komputer tentang keruntuhan bintang empat dimensi telah menunjukkan bahwa cakrawala peristiwa tiga dimensinya akan meluas secara bertahap. Inilah tepatnya yang kami amati, yang menyebut pertumbuhan membran 3D sebagai perluasan Alam Semesta, menurut para ahli astrofisika.

Pembekuan Besar

Alternatif dari Big Bang adalah Big Freeze. Sebuah tim fisikawan dari Universitas Melbourne, yang dipimpin oleh James Kvatch, mempresentasikan model kelahiran Alam Semesta, yang lebih mengingatkan pada proses bertahap pembekuan energi amorf daripada pelepasan dan perluasannya ke tiga arah ruang.

Energi tak berbentuk, menurut para ilmuwan, seperti air, didinginkan hingga mengkristal, menciptakan tiga dimensi spasial dan satu dimensi temporal.

Teori Big Freeze menantang pernyataan Albert Einstein yang diterima saat ini tentang kesinambungan dan fluiditas ruang dan waktu. Ada kemungkinan bahwa ruang mempunyai komponen – blok penyusun yang tidak dapat dibagi seperti atom kecil atau piksel dalam grafik komputer. Blok-blok ini sangat kecil sehingga tidak dapat diamati, namun mengikuti teori baru, cacat dapat dideteksi yang seharusnya membiaskan aliran partikel lain. Para ilmuwan telah menghitung efek tersebut dengan menggunakan matematika, dan sekarang mereka akan mencoba mendeteksinya secara eksperimental.

Alam semesta tanpa awal dan akhir

Ahmed Farag Ali dari Universitas Benha di Mesir dan Saurya Das dari Universitas Lethbridge di Kanada telah mengusulkan solusi baru terhadap masalah singularitas dengan mengabaikan Big Bang. Mereka memperkenalkan gagasan fisikawan terkenal David Bohm ke dalam persamaan Friedmann yang menggambarkan perluasan Alam Semesta dan Big Bang. “Sungguh menakjubkan bahwa perubahan kecil berpotensi menyelesaikan begitu banyak masalah,” kata Das.

Model yang dihasilkan menggabungkan relativitas umum dan teori kuantum. Ia tidak hanya menyangkal singularitas yang mendahului Big Bang, namun juga tidak mengakui bahwa Alam Semesta pada akhirnya akan berkontraksi kembali ke keadaan semula. Berdasarkan data yang diperoleh, Alam Semesta mempunyai ukuran yang terbatas dan masa hidup yang tidak terbatas. Dalam istilah fisik, model tersebut menggambarkan Alam Semesta yang dipenuhi cairan kuantum hipotetis, yang terdiri dari graviton - partikel yang memberikan interaksi gravitasi.

Para ilmuwan juga mengklaim bahwa temuan mereka konsisten dengan pengukuran kepadatan alam semesta baru-baru ini.

Inflasi kacau yang tak ada habisnya

Istilah “inflasi” mengacu pada perluasan alam semesta yang pesat, yang terjadi secara eksponensial pada saat-saat pertama setelah Big Bang. Teori inflasi sendiri tidak membantah teori Big Bang, namun hanya menafsirkannya secara berbeda. Teori ini memecahkan beberapa masalah mendasar dalam fisika.

Menurut model inflasi, tak lama setelah kelahirannya, Alam Semesta mengembang secara eksponensial dalam waktu yang sangat singkat: ukurannya berlipat ganda berkali-kali lipat. Para ilmuwan percaya bahwa dalam 10 hingga -36 detik, ukuran alam semesta bertambah setidaknya 10 hingga 30 hingga 50 kali lipat, dan mungkin lebih. Pada akhir fase inflasi, Alam Semesta dipenuhi dengan plasma super panas yang terdiri dari kuark bebas, gluon, lepton, dan kuanta berenergi tinggi.

Konsep tersebut menyiratkan apa yang ada di dunia banyak alam semesta yang terisolasi satu sama lain dengan perangkat yang berbeda

Fisikawan sampai pada kesimpulan bahwa logika model inflasi tidak bertentangan dengan gagasan kelahiran ganda alam semesta baru secara konstan. Fluktuasi kuantum - sama seperti fluktuasi yang menciptakan dunia kita - dapat muncul dalam jumlah berapa pun jika kondisinya tepat. Besar kemungkinan alam semesta kita muncul dari zona fluktuasi yang terbentuk di dunia pendahulunya. Dapat juga diasumsikan bahwa suatu hari nanti dan di suatu tempat di Alam Semesta kita akan terbentuk fluktuasi yang akan “meledakkan” Alam Semesta muda dari jenis yang sama sekali berbeda. Menurut model ini, alam semesta anak dapat berkembang terus menerus. Selain itu, hukum fisika yang sama sama sekali tidak perlu diterapkan di dunia baru. Konsep tersebut menyiratkan bahwa di dunia terdapat banyak alam semesta yang terisolasi satu sama lain dengan struktur berbeda.

Teori siklus

Paul Steinhardt, salah satu fisikawan yang meletakkan dasar kosmologi inflasi, memutuskan untuk mengembangkan teori ini lebih jauh. Ilmuwan yang mengepalai Center for Theoretical Physics di Princeton, bersama Neil Turok dari Perimeter Institute for Theoretical Physics, menguraikan teori alternatif dalam buku Endless Universe: Beyond the Big Bang. ("Alam Semesta Tanpa Batas: Melampaui Big Bang"). Model mereka didasarkan pada generalisasi teori superstring kuantum yang dikenal sebagai teori-M. Menurutnya, dunia fisik memiliki 11 dimensi - sepuluh spasial dan satu temporal. Ruang berdimensi lebih rendah, yang disebut bran, “mengambang” di dalamnya. (kependekan dari "membran"). Alam Semesta kita hanyalah salah satu dari bran-bran ini.

Model Steinhardt dan Turok menyatakan bahwa Big Bang terjadi akibat tumbukan bran kita dengan bran lain – alam semesta yang tidak diketahui. Dalam skenario ini, tabrakan terjadi tanpa henti. Menurut hipotesis Steinhardt dan Turok, bran tiga dimensi lainnya “mengambang” di sebelah bran kita, dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil. Ia juga mengembang, mendatar, dan mengosongkan, namun setelah satu triliun tahun bran-bran tersebut akan mulai saling mendekat dan pada akhirnya bertabrakan. Ini akan melepaskan sejumlah besar energi, partikel, dan radiasi. Bencana alam ini akan memicu siklus ekspansi dan pendinginan alam semesta lainnya. Berdasarkan model Steinhardt dan Turok, siklus ini pernah ada di masa lalu dan pasti akan terulang di masa depan. Teori ini tidak menjelaskan bagaimana siklus ini dimulai.

Semesta
seperti komputer

Hipotesis lain tentang struktur alam semesta mengatakan bahwa seluruh dunia kita tidak lebih dari sebuah matriks atau program komputer. Gagasan bahwa Alam Semesta adalah komputer digital pertama kali dikemukakan oleh insinyur Jerman dan pionir komputer Konrad Zuse dalam bukunya Calculator Space. (“Ruang komputasi”). Di antara mereka yang juga memandang Alam Semesta sebagai komputer raksasa adalah fisikawan Stephen Wolfram dan Gerard 't Hooft.

Para ahli teori fisika digital berpendapat bahwa alam semesta pada dasarnya adalah informasi, dan karenanya dapat dihitung. Dari asumsi-asumsi tersebut dapat disimpulkan bahwa Alam Semesta dapat dianggap sebagai hasil program komputer atau perangkat komputasi digital. Komputer ini dapat berupa, misalnya, otomat seluler raksasa atau mesin Turing universal.

Bukti tidak langsung sifat maya alam semesta disebut prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum

Menurut teori, setiap objek dan peristiwa di dunia fisik berasal dari pertanyaan dan pencatatan jawaban “ya” atau “tidak”. Artinya, dibalik segala sesuatu yang ada di sekitar kita, terdapat suatu kode tertentu, mirip dengan kode biner suatu program komputer. Dan kami adalah semacam antarmuka yang melaluinya akses ke data “Internet universal” muncul. Bukti tidak langsung dari sifat virtual Alam Semesta disebut prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum: partikel materi dapat berada dalam bentuk yang tidak stabil, dan “tetap” dalam keadaan tertentu hanya jika diamati.

Fisikawan digital John Archibald Wheeler menulis: “Tidaklah masuk akal untuk membayangkan bahwa informasi berada di inti fisika seperti halnya di inti komputer. Semuanya dari awal. Dengan kata lain, segala sesuatu yang ada – setiap partikel, setiap medan gaya, bahkan kontinum ruang-waktu itu sendiri – menerima fungsinya, maknanya, dan, pada akhirnya, keberadaannya.”

Teori Big Bang kini dianggap sama pastinya dengan sistem Copernicus. Namun, hingga paruh kedua tahun 1960-an, ia tidak mendapat pengakuan universal, dan bukan hanya karena banyak ilmuwan pada awalnya menyangkal gagasan perluasan Alam Semesta. Hanya saja model ini punya pesaing serius.

Dalam 11 tahun lagi, kosmologi sebagai ilmu akan mampu merayakan ulang tahunnya yang keseratus. Pada tahun 1917, Albert Einstein menyadari bahwa persamaan relativitas umum memungkinkan penghitungan model alam semesta yang masuk akal secara fisik. Mekanika klasik dan teori gravitasi tidak memberikan kemungkinan seperti itu: Newton mencoba membangun gambaran umum tentang Alam Semesta, tetapi dalam semua skenario, alam semesta pasti runtuh di bawah pengaruh gravitasi.

Einstein sama sekali tidak percaya pada awal dan akhir alam semesta dan oleh karena itu muncullah alam semesta statis yang ada secara kekal. Untuk melakukan ini, dia perlu memasukkan komponen khusus ke dalam persamaannya, yang menciptakan “anti-gravitasi” dan dengan demikian secara formal menjamin stabilitas tatanan dunia. Einstein menganggap penambahan ini (yang disebut istilah kosmologis) tidak elegan, jelek, tetapi tetap perlu (penulis Relativitas Umum tidak sia-sia mempercayai naluri estetikanya - kemudian terbukti bahwa model statis tidak stabil dan oleh karena itu secara fisik tidak ada artinya).

Model Einstein dengan cepat mendapat pesaing - model dunia tanpa materi oleh Willem de Sitter (1917), model non-stasioner tertutup dan terbuka oleh Alexander Friedman (1922 dan 1924). Namun konstruksi indah ini untuk saat ini tetap murni latihan matematika. Agar tidak berbicara secara spekulatif tentang Alam Semesta secara keseluruhan, setidaknya kita harus mengetahui bahwa ada dunia-dunia yang terletak di luar gugus bintang tempat Tata Surya dan kita berada bersamanya. Dan kosmologi mendapat kesempatan untuk mencari dukungan dalam pengamatan astronomi hanya setelah Edwin Hubble menerbitkan karyanya “Extragalactic Nebulae” pada tahun 1926, di mana galaksi pertama kali digambarkan sebagai sistem bintang independen dan bukan bagian dari Bima Sakti.

Penciptaan Alam Semesta tidak memakan waktu enam hari - sebagian besar pekerjaan diselesaikan jauh lebih awal. Berikut perkiraan kronologinya.

0. Ledakan Besar.

Era Planck: 10-43 detik. Momen Planck. Ada pemisahan interaksi gravitasi. Ukuran Alam Semesta saat ini adalah 10-35 m (disebut panjang Planck). 10-37 detik. Ekspansi inflasi alam semesta.

Era Unifikasi Besar: 10-35 hal. Pemisahan interaksi kuat dan elektrolemah. 10-12 detik. Pemisahan interaksi lemah dan pemisahan interaksi akhir.

Era Hadron: 10-6 detik. Pemusnahan pasangan proton-antiproton. Quark dan antiquark tidak lagi ada sebagai partikel bebas.

Era Lepton: 1 detik. Inti hidrogen terbentuk. Fusi nuklir helium dimulai.

Era Nukleosintesis: 3 menit. Alam semesta terdiri dari 75% hidrogen dan 25% helium, serta sejumlah kecil unsur berat.

Era radiasi: 1 minggu. Pada saat ini radiasi menjadi termal.

Era materi: 10 ribu tahun. Materi mulai mendominasi Alam Semesta. 380 ribu tahun. Inti hidrogen dan elektron bergabung kembali, Alam Semesta menjadi transparan terhadap radiasi.

Era bintang: 1 miliar tahun. Pembentukan galaksi pertama. 1 miliar tahun. Pembentukan bintang-bintang pertama. 9 miliar tahun. Pembentukan Tata Surya. 13,5 miliar tahun. Saat ini

Mundurnya galaksi

Peluang ini segera terwujud. Georges Henri Lemaître dari Belgia, yang mempelajari astrofisika di Institut Teknologi Massachusetts, mendengar desas-desus bahwa Hubble hampir mencapai penemuan revolusioner - bukti resesi galaksi. Pada tahun 1927, setelah kembali ke tanah airnya, Lemaitre menerbitkan (dan pada tahun-tahun berikutnya menyempurnakan dan mengembangkan) model Alam Semesta yang terbentuk sebagai hasil ledakan materi superpadat yang mengembang sesuai dengan persamaan relativitas umum. Dia secara matematis membuktikan bahwa kecepatan radialnya harus sebanding dengan jaraknya dari Tata Surya. Setahun kemudian, matematikawan Princeton Howard Robertson secara independen sampai pada kesimpulan yang sama.

Dan pada tahun 1929, Hubble memperoleh ketergantungan yang sama secara eksperimental dengan memproses data jarak dua puluh empat galaksi dan pergeseran merah cahaya yang datang darinya. Lima tahun kemudian, Hubble dan asisten pengamatnya, Milton Humason, memberikan bukti lebih lanjut mengenai kesimpulan ini dengan memantau galaksi-galaksi sangat redup yang terletak di pinggiran luar angkasa yang dapat diamati. Prediksi Lemaître dan Robertson sepenuhnya dibenarkan, dan kosmologi Alam Semesta nonstasioner tampaknya telah meraih kemenangan yang menentukan.

Model tidak dikenal

Namun tetap saja, para astronom tidak terburu-buru untuk bersorak. Model Lemaitre memungkinkan untuk memperkirakan durasi keberadaan Alam Semesta - untuk ini hanya perlu mengetahui nilai numerik dari konstanta yang termasuk dalam persamaan Hubble. Upaya untuk menentukan konstanta ini menghasilkan kesimpulan bahwa dunia kita baru muncul sekitar dua miliar tahun yang lalu. Namun, para ahli geologi berpendapat bahwa Bumi jauh lebih tua, dan para astronom yakin bahwa ruang angkasa penuh dengan bintang-bintang yang usianya lebih tua. Para ahli astrofisika juga punya alasan tersendiri atas ketidakpercayaannya: persentase komposisi sebaran unsur kimia di Alam Semesta berdasarkan model Lemetre (pekerjaan ini pertama kali dilakukan oleh Chandrasekhar pada tahun 1942) jelas bertentangan dengan kenyataan.

Skeptisisme para ahli juga dijelaskan oleh alasan filosofis. Komunitas astronomi baru saja terbiasa dengan gagasan bahwa dunia tanpa akhir yang dihuni oleh banyak galaksi telah terbuka sebelumnya. Wajar jika secara fundamental tidak berubah dan eksis selamanya. Dan sekarang para ilmuwan diminta untuk mengakui bahwa Kosmos tidak hanya terbatas dalam ruang, tetapi juga dalam waktu (selain itu, gagasan ini mengisyaratkan penciptaan ilahi). Oleh karena itu, teori Lemetre tidak lagi berfungsi untuk waktu yang lama. Namun, nasib yang lebih buruk menimpa model Alam Semesta yang berosilasi selamanya, yang diusulkan pada tahun 1934 oleh Richard Tolman. Hal ini tidak mendapat pengakuan serius sama sekali, dan pada akhir tahun 1960-an ditolak karena dianggap salah secara matematis.

Stok "dunia kembung" tidak meningkat banyak setelah George Gamow dan mahasiswa pascasarjananya Ralph Alpher membangun versi baru yang lebih realistis dari model ini pada awal tahun 1948. Alam semesta Lemaître lahir dari ledakan "atom primer" hipotetis, yang jelas melampaui gagasan fisikawan tentang sifat mikrokosmos.

Untuk waktu yang lama, teori Gamow disebut secara akademis sebagai “model yang berevolusi secara dinamis”. Dan ungkapan “Big Bang”, anehnya, tidak diciptakan oleh penulis teori ini atau bahkan pendukungnya. Pada tahun 1949, produser sains BBC Peter Laslett mengundang Fred Hoyle untuk mempersiapkan serangkaian lima ceramah. Hoyle bersinar di depan mikrofon dan langsung mendapatkan banyak pengikut di kalangan pendengar radio. Dalam pidato terakhirnya, dia berbicara tentang kosmologi, berbicara tentang modelnya, dan pada akhirnya memutuskan untuk menyelesaikan masalah dengan para pesaingnya. Teori mereka, kata Hoyle, "didasarkan pada asumsi bahwa alam semesta muncul dalam satu ledakan dahsyat dan karena itu hanya ada untuk waktu yang terbatas... Bagi saya, gagasan Big Bang ini tampaknya sama sekali tidak memuaskan." Ini adalah bagaimana ungkapan ini pertama kali muncul. Kata ini juga dapat diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia sebagai “Kapas Besar”, yang mungkin lebih sesuai dengan makna menghina yang diutarakan Hoyle. Setahun kemudian, ceramahnya diterbitkan, dan istilah barunya menyebar ke seluruh dunia

George Gamow dan Ralph Alpher mengusulkan bahwa Alam Semesta, tak lama setelah kelahirannya, terdiri dari partikel-partikel yang terkenal - elektron, foton, proton, dan neutron. Dalam model mereka, campuran ini dipanaskan hingga suhu tinggi dan dikemas rapat menjadi volume yang kecil (dibandingkan dengan volume saat ini). Gamow dan Alfer menunjukkan bahwa fusi termonuklir terjadi pada sup super panas ini, menghasilkan pembentukan isotop utama helium, helium-4. Mereka bahkan menghitung bahwa hanya dalam beberapa menit, materi memasuki keadaan setimbang, di mana untuk setiap inti helium terdapat sekitar selusin inti hidrogen.

Proporsi ini cukup konsisten dengan data astronomi sebaran unsur cahaya di Alam Semesta. Temuan ini segera dikonfirmasi oleh Enrico Fermi dan Anthony Turkiewicz. Mereka juga menemukan bahwa proses fusi termonuklir harus menghasilkan beberapa isotop ringan helium-3 dan isotop hidrogen berat - deuterium dan tritium. Perkiraan mereka mengenai konsentrasi ketiga isotop ini di luar angkasa juga bertepatan dengan pengamatan para astronom.

Teori masalah

Namun para astronom yang berlatih terus meragukannya. Pertama, masih ada masalah usia Alam Semesta, yang tidak dapat dipecahkan oleh teori Gamow. Durasi keberadaan dunia dapat ditingkatkan hanya dengan membuktikan bahwa galaksi-galaksi terbang jauh lebih lambat daripada yang diyakini secara umum (pada akhirnya hal ini terjadi, dan sebagian besar melalui pengamatan yang dilakukan di Observatorium Palomar, tetapi sudah di masa lalu. 1960an).

Kedua, teori Gam terhenti pada nukleosintesis. Setelah menjelaskan kemunculan helium, deuterium, dan tritium, ia tidak dapat berkembang menjadi inti yang lebih berat. Inti helium-4 terdiri dari dua proton dan dua neutron. Semuanya akan baik-baik saja jika ia bisa mengikat proton dan berubah menjadi inti litium. Namun, inti yang terdiri dari tiga proton dan dua neutron atau dua proton dan tiga neutron (litium-5 dan helium-5) sangat tidak stabil dan langsung membusuk. Oleh karena itu, hanya litium-6 stabil (tiga proton dan tiga neutron) yang ada di alam. Untuk pembentukannya melalui fusi langsung, proton dan neutron harus bergabung secara bersamaan dengan inti helium, dan kemungkinan terjadinya peristiwa ini sangat rendah. Benar, dalam kondisi kepadatan materi yang tinggi pada menit-menit pertama keberadaan Alam Semesta, reaksi seperti itu kadang-kadang masih terjadi, yang menjelaskan rendahnya konsentrasi atom litium tertua.

Alam telah menyiapkan kejutan tidak menyenangkan lainnya untuk Gamow. Jalur menuju unsur-unsur berat juga bisa terjadi melalui fusi dua inti helium, namun kombinasi ini juga tidak dapat dipertahankan. Tidak ada cara untuk menjelaskan asal usul unsur-unsur yang lebih berat dari litium, dan pada akhir tahun 1940-an hambatan ini tampaknya tidak dapat diatasi (kita sekarang tahu bahwa unsur-unsur tersebut hanya lahir di bintang-bintang yang stabil dan meledak serta dalam sinar kosmik, tetapi Gamow tidak mengetahui hal ini).

Namun, model kelahiran Alam Semesta yang “panas” masih memiliki satu kartu cadangan lagi, yang lama kelamaan menjadi kartu truf. Pada tahun 1948, Alpher dan asisten Gamow lainnya, Robert Herman, sampai pada kesimpulan bahwa ruang angkasa dipenuhi oleh radiasi gelombang mikro yang muncul 300 ribu tahun setelah bencana alam utama. Namun, astronom radio tidak tertarik dengan ramalan ini, dan ramalan itu tetap di atas kertas.

Munculnya pesaing

Gamow dan Alpher menemukan model “panas” mereka di ibu kota AS, tempat Gamow mengajar di Universitas George Washington sejak tahun 1934. Banyak ide produktif mereka muncul dari minuman ringan di bar Little Vienna di Pennsylvania Avenue dekat Gedung Putih. Dan jika jalan menuju konstruksi teori kosmologis ini tampak eksotis bagi sebagian orang, apa yang bisa dikatakan tentang alternatif yang lahir di bawah pengaruh film horor?

Fred Hoyle: Alam Semesta terus mengembang! Materi lahir secara spontan dalam kehampaan dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga kepadatan rata-rata alam semesta tetap konstan

Di Inggris kuno yang baik, di Universitas Cambridge, tiga ilmuwan luar biasa menetap setelah perang - Fred Hoyle, Herman Bondi dan Thomas Gold. Sebelumnya, mereka bekerja di laboratorium radar Angkatan Laut Inggris, di mana mereka menjadi teman. Hoyle, seorang Inggris dari Yorkshire, belum berusia 30 tahun pada saat Jerman menyerah, dan teman-temannya, penduduk asli Wina, berusia 25 tahun. Hoyle dan teman-temannya di “era radar” mereka mengabdikan diri untuk berdiskusi tentang masalah alam semesta dan kosmologi. Ketiganya tidak menyukai model Lemaitre, namun mereka menganggap serius hukum Hubble, dan karena itu menolak konsep alam semesta statis. Setelah perang usai, mereka berkumpul di Bondi's dan mendiskusikan masalah yang sama. Inspirasinya datang setelah menonton film horor “Dead in the Night”. Karakter utamanya, Walter Craig, mendapati dirinya berada dalam lingkaran peristiwa yang tertutup, yang di akhir film mengembalikannya ke situasi yang sama saat semuanya dimulai. Film dengan plot seperti itu bisa bertahan selamanya (seperti puisi tentang pendeta dan anjingnya). Saat itulah Gold menyadari bahwa Alam Semesta bisa menjadi analog dari plot ini - berubah dan tidak berubah secara bersamaan!

Teman-teman menganggap ide itu gila, tetapi kemudian memutuskan bahwa ada sesuatu di dalamnya. Bersama-sama mereka mengubah hipotesis menjadi teori yang koheren. Bondi dan Gold memberikan presentasi umum tentang hal ini, dan Hoyle, dalam publikasi terpisah, “A New Model of the Expanding Universe,” memberikan perhitungan matematis. Dia mengambil persamaan relativitas umum sebagai dasar, tetapi melengkapinya dengan “bidang Penciptaan” hipotetis (bidang C), yang memiliki tekanan negatif. Sesuatu seperti ini muncul 30 tahun kemudian dalam teori kosmologis inflasi, yang ditekankan oleh Hoyle dengan senang hati.

Kosmologi Keadaan Mantap

Model baru ini memasuki sejarah sains sebagai Steady State Cosmology. Dia memproklamasikan kesetaraan penuh tidak hanya di semua titik ruang (seperti yang terjadi pada Einstein), tetapi juga di semua momen waktu: Alam Semesta mengembang, tetapi tidak memiliki permulaan, karena ia selalu serupa dengan dirinya sendiri. Emas menyebut pernyataan ini sebagai prinsip kosmologis sempurna. Geometri ruang pada model ini tetap datar, sama seperti geometri Newton. Galaksi-galaksi tersebar, tetapi di ruang angkasa “dari ketiadaan” (lebih tepatnya, dari bidang penciptaan) materi baru muncul, dan dengan intensitas sedemikian rupa sehingga kepadatan rata-rata materi tetap tidak berubah. Sesuai dengan nilai konstanta Hubble yang diketahui saat itu, Hoyle menghitung bahwa hanya satu partikel yang lahir di setiap meter kubik ruang selama 300 ribu tahun. Pertanyaan mengapa instrumen tidak mencatat proses ini segera hilang - mereka terlalu lambat menurut standar manusia. Kosmologi baru tidak mengalami kesulitan apa pun terkait dengan usia Alam Semesta; masalah ini sama sekali tidak ada.

Untuk mengkonfirmasi modelnya, Hoyle mengusulkan penggunaan data distribusi spasial galaksi muda. Jika medan C menciptakan materi secara merata di mana-mana, maka kepadatan rata-rata galaksi tersebut seharusnya kira-kira sama. Sebaliknya, model kelahiran alam semesta yang dahsyat memperkirakan bahwa di ujung ruang teramati kepadatan ini maksimum - dari sana cahaya gugus bintang yang belum sempat menua datang kepada kita. Kriteria Hoyle sepenuhnya masuk akal, tetapi pada saat itu tidak mungkin untuk mengujinya karena kurangnya teleskop yang cukup kuat.

Kemenangan dan kekalahan

Selama lebih dari 15 tahun, teori-teori yang saling bersaing bersaing secara seimbang. Benar, pada tahun 1955, astronom radio Inggris dan calon penerima Nobel Martin Ryle menemukan bahwa kepadatan sumber radio lemah di pinggiran kosmik lebih besar daripada di dekat galaksi kita. Ia menyatakan bahwa hasil tersebut tidak sesuai dengan Steady State Cosmology. Namun, beberapa tahun kemudian rekan-rekannya menyimpulkan bahwa Ryle telah melebih-lebihkan perbedaan kepadatan, sehingga pertanyaannya tetap terbuka.

Namun di usianya yang kedua puluh, kosmologi Hoyle mulai memudar dengan cepat. Pada saat ini, para astronom telah membuktikan bahwa konstanta Hubble adalah urutan besarnya lebih kecil dari perkiraan sebelumnya, yang memungkinkan untuk menaikkan perkiraan usia Alam Semesta menjadi 10-20 miliar tahun (perkiraan modern adalah 13,7 miliar tahun ± 200 juta ). Dan pada tahun 1965, Arno Penzias dan Robert Wilson mendeteksi radiasi yang diprediksi oleh Alfer dan Herman dan dengan demikian segera menarik banyak pendukung teori Big Bang.

Selama empat puluh tahun, teori ini telah dianggap sebagai model kosmologis standar dan diterima secara umum. Ia juga memiliki pesaing dari berbagai usia, tetapi tidak ada lagi yang menganggap serius teori Hoyle. Bahkan penemuan (pada tahun 1999) tentang percepatan perluasan galaksi, kemungkinan yang ditulis oleh Hoyle, Bondi, dan Gold, tidak membantunya. Waktunya sudah habis.

Pengumuman berita

“Awalnya ada ledakan. Bukan jenis ledakan yang kita kenal di Bumi dan dimulai dari pusat tertentu lalu menyebar, merebut lebih banyak ruang, melainkan ledakan yang terjadi secara serentak di mana-mana, memenuhi seluruh ruang sejak awal, dengan setiap partikel materi. bergegas menjauh dari setiap partikel lainnya." S.Weinberg. Tiga menit pertama.

Pandangan modern tentang asal usul Alam Semesta

Menurut konsep modern, Alam Semesta yang kita amati sekarang muncul 13,77 ± 0,059 miliar tahun yang lalu dari suatu keadaan awal tunggal dan terus mengembang dan mendingin sejak saat itu. Momen ini dianggap sebagai momen lahirnya Alam Semesta, oleh karena itu sering kali dianggap sebagai permulaan waktu.

Penemuan alam semesta yang mengembang merupakan salah satu revolusi intelektual yang signifikan pada abad ke-20. Sekarang kita hanya terkejut bahwa gagasan seperti itu tidak muncul sebelumnya. Isaac Newton dan ilmuwan lain seharusnya menyadari bahwa alam semesta statistik akan segera mulai menyusut karena pengaruh gravitasi. Terlebih lagi, kepercayaan terhadap alam semesta yang statis begitu besar sehingga sudah ada di benak para ilmuwan bahkan pada awal abad ke-20. Bahkan Einstein, ketika mengembangkan teori relativitas umum, yakin akan sifat statis Dunia.

Big Bang dan resesi galaksi terbukti disebabkan oleh fenomena efek Doppler. Setelah ahli matematika Soviet Alexander Friedman memperoleh solusi umum persamaan Einstein, yang diterapkan pada deskripsi seluruh Alam Semesta, diketahui bahwa Alam Semesta berubah seiring waktu. Sistem bintang tidak dapat tetap berada pada jarak yang konstan satu sama lain dan harus bergerak mendekat atau menjauh.

Oleh karena itu, Alam Semesta harus mengembang atau, sebaliknya, berkontraksi ke keadaan awalnya. Secara khusus, Friedman meramalkan perlunya keberadaan “negara tunggal”, dan oleh karena itu perlunya alasan yang mendorong perluasan materi superpadat. Artinya, di masa lalu Alam Semesta tidak seperti yang kita amati saat ini. Sebelumnya, tidak ada benda atau sistem langit yang terpisah. Dunia hampir homogen, sangat padat, dan berkembang pesat. Baru kemudian bintang-bintang muncul dari materi ini. Ini menjadi penemuan teoretis tentang alam semesta yang meledak.

Belakangan, astronom Edminus Hubble membenarkan teori ini dengan mempelajari spektrum galaksi. Sistem bintang dan galaksi adalah unit struktural Alam Semesta. Mereka diamati dari jarak yang sangat jauh, dan oleh karena itu studi tentang pergerakan mereka telah menjadi dasar untuk mempelajari kinematika Alam Semesta. Kecepatan benda yang surut dan mendekat dapat diukur dengan menggunakan apa yang disebut efek Doppler, yang menyatakan bahwa panjang gelombang sumber cahaya yang mendekat lebih pendek daripada panjang gelombang sumber cahaya yang surut. Artinya, warna sumber pertama akan bergeser ke ujung spektrum ungu, dan yang kedua - ke merah.

Dengan mempelajari cahaya benda yang sangat jauh, para astronom menemukan bahwa garis spektrumnya bergeser ke arah tepi merah. Sebuah studi jangka panjang terhadap spektrum galaksi telah menunjukkan bahwa hampir semua sistem bintang bergerak menjauh dari kita, dan semakin jauh, semakin cepat. Penemuan ini mengejutkan banyak ilmuwan, yang percaya bahwa semua galaksi bergerak secara kacau, dan jumlah gugus galaksi yang menjauh dan mendekat kira-kira sama. Belakangan, ahli astrofisika menemukan bahwa bukan bintang dan galaksi yang berhamburan, melainkan gugusan galaksi itu sendiri.

Terlebih lagi, hilangnya galaksi dalam interpretasi pergeseran merah Doppler bukanlah satu-satunya bukti terjadinya Big Bang. Konfirmasi independen diberikan oleh radiasi kosmik latar benda hitam - latar belakang gelombang radio lemah yang terus-menerus datang kepada kita dari luar angkasa dari segala arah. Pada tahun 1940, fisikawan George Gamow mengemukakan teori tentang Alam Semesta yang panas, yaitu bahwa pada awal perluasan Alam Semesta, suhu materi sangat tinggi dan turun seiring dengan pemuaian. Kesimpulan lain dari teori ini adalah bahwa di Alam Semesta saat ini seharusnya terdapat radiasi elektromagnetik lemah yang tersisa dari era materi dengan kepadatan dan suhu tinggi. Saat alam semesta berevolusi, ia mendingin hingga radiasinya menjadi sisa yang samar. Dan saat ini intensitas radiasi peninggalan ini sama dengan yang diperkirakan di zaman kita akibat Big Bang yang melemah secara nyata.

Brian Greene, dalam bukunya The Fabric of the Cosmos, menyatakan bahwa menganggap Big Bang sebagai teori asal usul kosmos adalah salah. Big Bang adalah teori yang memetakan evolusi kosmik sepersekian detik setelah sesuatu terjadi yang menjadikan alam semesta ada. Teori ini tidak menyebutkan apa yang meledak, apa yang menyebabkan singularitas, atau materi dan energi.

Sebagai hasil dari perkembangan teori Big Bang, para ilmuwan mengidentifikasi titik awal perluasan Alam Semesta yang dapat diamati - sebuah singularitas kosmologis. Pada saat ini, deskripsi geometri ruang dan waktu yang benar secara matematis telah dilanggar. Istilah “singularitas” sendiri dapat disebut sebagai suatu ciri, karena keadaan awal materi dicirikan oleh kepadatan materi dan energi yang sangat luar biasa, cenderung tak terhingga. Kadang-kadang singularitas disebut “bola api primer” di mana tidak ada satu pun struktur yang diamati saat ini, baik galaksi maupun bintang, yang bisa ada. Bahkan atom pun harus dipecah oleh tekanan dan suhu tinggi.

Apa yang terjadi di wilayah singularitas tidak diketahui, namun secara logis jelas bahwa banyak hukum relativitas dan fisika kuantum dilanggar di sana.

Mengetahui bahwa sejarah Alam Semesta kita dimulai dari keadaan tunggal tertentu, ada baiknya mengajukan pertanyaan tentang apa yang menyebabkan perluasannya. Tekanan yang sangat besar pada awal tidak dapat menyebabkan kecepatan pemuaian zat yang tinggi, karena karena homogenitas tahap awal, penurunan tekanan hilang, yang dapat menimbulkan gaya yang menyebabkan pemuaian. Selain itu, tekanan tinggi meningkatkan gaya gravitasi, memperlambat perluasan ruang. Namun, ada sifat-sifat vakum yang, dalam beberapa kasus, memiliki kerapatan energi positif, kerapatan materi, tekanan atau tegangan negatif. Hal ini mengarah pada fakta bahwa konstanta kosmologis, suatu besaran yang mencirikan sifat-sifat ruang hampa, bisa menjadi begitu besar sehingga efek gravitasinya akan melampaui gravitasi materi fisik biasa dan menyebabkan “dorongan” yang menyebabkan perluasan ruang. Alam semesta dimulai. Berdasarkan uraian di atas, perlu dicatat bahwa proses Big Bang tidak dapat dibandingkan dengan ledakan granat, ketika partikel dan atom lahir dan tersebar di ruang angkasa, seperti pecahan dan gas. Analogi ini sepenuhnya salah dan tidak menjelaskan bagaimana ruang dan waktu muncul. Dalam kasus bom, gaya yang mendorong hamburan partikel disebabkan oleh gradien tekanan di dalam materi, namun di Alam Semesta materinya homogen dan tidak ada gradien tekanan. Karena banyaknya tekanan negatif, tanda sumbernya berubah, dan timbul antigravitasi, yang mengarah pada perluasan dunia. Inilah tepatnya penyebab Big Bang.

Penting untuk dipahami bahwa perluasan ruang tidak mempengaruhi ukuran objek - bintang, galaksi, dan nebula (Gbr. 1).

Hal ini disebabkan oleh gaya gravitasi yang menyatukan galaksi-galaksi. Jika semuanya meluas dengan bebas, maka kita sendiri, Gambar 1

rumah dan planet kita akan meluas sebanding dengan perluasan ruang angkasa, dan kita tidak akan melihat adanya perbedaan.

Biasanya, para ilmuwan menggabungkan teori Big Bang dan model Alam Semesta panas, namun konsep-konsep ini bersifat independen, dan secara historis juga terdapat konsep Alam Semesta awal yang dingin menjelang Big Bang. Saat ini, teori alam semesta awal yang panas telah dibuktikan dengan adanya radiasi latar gelombang mikro kosmik.

Para astronom telah menemukan bukti lain yang menghubungkan Big Bang dengan alam semesta awal yang panas. Selama kurang lebih satu menit setelah ledakan, suhu di Dunia muda lebih tinggi dibandingkan suhu di inti bintang mana pun. Alam semesta beroperasi seperti reaktor fusi, namun reaksinya berhenti ketika alam semesta mendingin dan mengembang. Selain itu, terdiri dari hidrogen dan helium dengan sedikit pengotor litium. Perhitungan tersebut sesuai dengan massa helium dan hidrogen yang kita amati saat ini.

Rahasia asal usul Alam Semesta telah lama tersembunyi di balik misteri singularitas kosmik, namun pada tahun 1960-an. Skenario lain tentang asal usul Dunia mulai bermunculan.

Big Bang termasuk dalam kategori teori yang berupaya menelusuri secara utuh sejarah lahirnya Alam Semesta, menentukan proses awal, saat ini, dan akhir dalam kehidupannya.

Apakah ada sesuatu sebelum alam semesta terbentuk? Pertanyaan mendasar dan hampir metafisik ini masih ditanyakan oleh para ilmuwan hingga saat ini. Kemunculan dan evolusi alam semesta selalu menjadi bahan perdebatan sengit, hipotesis yang luar biasa, dan teori yang saling eksklusif. Versi utama asal usul segala sesuatu di sekitar kita, menurut interpretasi gereja, mengasumsikan campur tangan ilahi, dan dunia ilmiah mendukung hipotesis Aristoteles tentang sifat statis alam semesta. Model terakhir dianut oleh Newton, yang membela ketidakterbatasan dan keteguhan Alam Semesta, dan oleh Kant, yang mengembangkan teori ini dalam karya-karyanya. Pada tahun 1929, astronom dan kosmolog Amerika Edwin Hubble secara radikal mengubah pandangan para ilmuwan tentang dunia.

Dia tidak hanya menemukan keberadaan banyak galaksi, tetapi juga perluasan Alam Semesta - peningkatan isotropik terus menerus dalam ukuran luar angkasa yang dimulai pada saat Big Bang.

Kepada siapa kita berhutang penemuan Big Bang?

Karya Albert Einstein tentang teori relativitas dan persamaan gravitasinya memungkinkan de Sitter menciptakan model kosmologis Alam Semesta. Penelitian lebih lanjut terkait dengan model ini. Pada tahun 1923, Weyl menyatakan bahwa materi yang ditempatkan di luar angkasa akan mengembang. Karya ahli matematika dan fisikawan terkemuka A. A. Friedman sangat penting dalam pengembangan teori ini. Pada tahun 1922, ia mengizinkan perluasan Alam Semesta dan membuat kesimpulan yang masuk akal bahwa permulaan semua materi berada pada satu titik kepadatan yang tak terhingga, dan perkembangan segala sesuatu disebabkan oleh Big Bang. Pada tahun 1929, Hubble menerbitkan makalahnya yang menjelaskan subordinasi kecepatan radial terhadap jarak; karya ini kemudian dikenal sebagai “hukum Hubble”.

G. A. Gamow, dengan mengandalkan teori Big Bang Friedman, mengembangkan gagasan tentang suhu zat awal yang tinggi. Dia juga mengemukakan adanya radiasi kosmik, yang tidak hilang seiring dengan perluasan dan pendinginan dunia. Ilmuwan melakukan perhitungan awal tentang kemungkinan suhu sisa radiasi. Nilai yang dia asumsikan berada pada kisaran 1-10 K. Pada tahun 1950, Gamow membuat perhitungan yang lebih akurat dan mengumumkan hasil 3 K. Pada tahun 1964, astronom radio dari Amerika, sambil memperbaiki antena, dengan menghilangkan semua kemungkinan sinyal, menentukan parameter radiasi kosmik. Suhunya ternyata sama dengan 3 K. Informasi ini menjadi konfirmasi paling penting dari karya Gamow dan keberadaan radiasi latar gelombang mikro kosmik. Pengukuran latar belakang kosmik selanjutnya, yang dilakukan di luar angkasa, akhirnya membuktikan keakuratan perhitungan ilmuwan. Anda dapat mengetahui peta radiasi latar gelombang mikro kosmik di.

Ide modern tentang teori Big Bang: bagaimana hal itu bisa terjadi?

Salah satu model yang menjelaskan secara komprehensif proses kemunculan dan perkembangan Alam Semesta yang kita kenal adalah teori Big Bang. Menurut versi yang diterima secara luas saat ini, awalnya terdapat singularitas kosmologis - keadaan kepadatan dan suhu tak terbatas. Fisikawan telah mengembangkan pembenaran teoretis atas kelahiran Alam Semesta dari titik yang memiliki tingkat kepadatan dan suhu ekstrem. Setelah Big Bang terjadi, ruang dan materi di Kosmos memulai proses ekspansi dan pendinginan yang stabil. Menurut penelitian terbaru, permulaan alam semesta terjadi setidaknya 13,7 miliar tahun yang lalu.

Periode awal pembentukan Alam Semesta

Momen pertama, yang rekonstruksinya diperbolehkan oleh teori fisika, adalah zaman Planck, yang pembentukannya menjadi mungkin 10-43 detik setelah Big Bang. Suhu materi mencapai 10*32 K, dan massa jenisnya 10*93 g/cm3. Selama periode ini, gravitasi memperoleh kebebasan, memisahkan diri dari interaksi fundamental. Pemuaian dan penurunan suhu yang terus menerus menyebabkan transisi fase partikel elementer.

Periode berikutnya, yang ditandai dengan perluasan alam semesta secara eksponensial, terjadi setelah 10-35 detik. Itu disebut "inflasi kosmik". Ekspansi tiba-tiba terjadi, berkali-kali lipat lebih besar dari biasanya. Periode ini memberikan jawaban atas pertanyaan mengapa suhu di berbagai titik di alam semesta sama? Setelah Big Bang, materi tidak segera menyebar ke seluruh Alam Semesta; selama 10-35 detik, materi tersebut cukup padat dan kesetimbangan termal terbentuk di dalamnya, yang tidak terganggu oleh ekspansi inflasi. Periode ini menyediakan bahan dasar - plasma quark-gluon, yang digunakan untuk membentuk proton dan neutron. Proses ini terjadi setelah penurunan suhu lebih lanjut dan disebut “baryogenesis.” Asal usul materi disertai dengan munculnya antimateri secara bersamaan. Kedua zat antagonis tersebut musnah, menjadi radiasi, namun jumlah partikel biasa yang mendominasi, sehingga memungkinkan terciptanya Alam Semesta.

Transisi fase berikutnya, yang terjadi setelah suhu menurun, menyebabkan munculnya partikel-partikel elementer yang kita kenal. Era “nukleosintesis” setelahnya ditandai dengan penggabungan proton menjadi isotop ringan. Inti pertama yang terbentuk berumur pendek; mereka hancur akibat tumbukan yang tak terhindarkan dengan partikel lain. Unsur-unsur yang lebih stabil muncul dalam waktu tiga menit setelah penciptaan dunia.

Tonggak penting berikutnya adalah dominasi gravitasi terhadap gaya-gaya lain yang ada. 380 ribu tahun setelah Big Bang, atom hidrogen muncul. Meningkatnya pengaruh gravitasi menandai berakhirnya periode awal terbentuknya Alam Semesta dan dimulainya proses munculnya sistem bintang pertama.

Bahkan setelah hampir 14 miliar tahun, radiasi latar gelombang mikro kosmik masih tetap ada di ruang angkasa. Keberadaannya yang dikombinasikan dengan pergeseran merah disebut-sebut sebagai argumen yang menegaskan keabsahan teori Big Bang.

Singularitas kosmologis

Jika, dengan menggunakan teori relativitas umum dan fakta perluasan alam semesta yang terus menerus, kita kembali ke permulaan waktu, maka ukuran alam semesta akan sama dengan nol. Momen awal atau sains tidak dapat menggambarkannya dengan cukup akurat dengan menggunakan pengetahuan fisik. Persamaan yang digunakan tidak cocok untuk benda sekecil itu. Diperlukan simbiosis yang dapat menggabungkan mekanika kuantum dan teori relativitas umum, namun sayangnya belum tercipta.

Evolusi Alam Semesta: apa yang menantinya di masa depan?

Para ilmuwan sedang mempertimbangkan dua kemungkinan skenario: perluasan Alam Semesta tidak akan pernah berakhir, atau alam semesta akan mencapai titik kritis dan proses sebaliknya akan dimulai - kompresi. Pilihan mendasar ini bergantung pada kepadatan rata-rata zat dalam komposisinya. Jika nilai yang dihitung lebih kecil dari nilai kritis, perkiraannya baik; jika lebih besar, maka dunia akan kembali ke keadaan tunggal. Para ilmuwan saat ini tidak mengetahui nilai pasti dari parameter yang dijelaskan, sehingga pertanyaan tentang masa depan Alam Semesta masih belum jelas.

Hubungan agama dengan teori Big Bang

Agama-agama utama umat manusia: Katolik, Ortodoksi, Islam, dengan caranya sendiri mendukung model penciptaan dunia ini. Perwakilan liberal dari denominasi agama ini setuju dengan teori asal usul alam semesta sebagai akibat dari intervensi yang tidak dapat dijelaskan, yang didefinisikan sebagai Big Bang.

Nama teori yang familiar di seluruh dunia - "Big Bang" - tanpa disadari diberikan oleh penentang versi perluasan Alam Semesta oleh Hoyle. Ia menganggap gagasan seperti itu "sama sekali tidak memuaskan". Usai terbitnya kuliah tematiknya, istilah menarik tersebut langsung dilirik masyarakat.

Penyebab terjadinya Big Bang belum diketahui secara pasti. Menurut salah satu dari banyak versi milik A. Yu. Glushko, zat asli yang dikompresi menjadi suatu titik adalah lubang hiper hitam, dan penyebab ledakannya adalah kontak dua benda yang terdiri dari partikel dan antipartikel. Selama pemusnahan, sebagian materi bertahan dan memunculkan Alam Semesta kita.

Insinyur Penzias dan Wilson, yang menemukan radiasi latar gelombang mikro kosmik, menerima Hadiah Nobel Fisika.

Suhu radiasi latar gelombang mikro kosmik pada awalnya sangat tinggi. Setelah beberapa juta tahun, parameter ini ternyata berada dalam batas yang menjamin asal usul kehidupan. Namun pada periode ini hanya sejumlah kecil planet yang terbentuk.

Pengamatan dan penelitian astronomi membantu menemukan jawaban atas pertanyaan paling penting bagi umat manusia: “Bagaimana segala sesuatu muncul, dan apa yang menanti kita di masa depan?” Meskipun tidak semua masalah telah terpecahkan, dan akar penyebab munculnya Alam Semesta tidak memiliki penjelasan yang tegas dan harmonis, teori Big Bang telah memperoleh cukup banyak konfirmasi yang menjadikannya model utama dan dapat diterima. munculnya alam semesta.

Pemandangan langit malam berbintang yang bertabur bintang, mempesona siapa pun yang jiwanya belum menjadi malas dan mengeras sepenuhnya. Kedalaman misterius Keabadian terbuka di hadapan tatapan manusia yang takjub, membangkitkan pemikiran tentang aslinya, tentang di mana semuanya dimulai...

Big Bang dan Asal Usul Alam Semesta

Jika karena penasaran kita mengambil buku referensi atau panduan sains populer, kita pasti akan menemukan salah satu versi teori asal usul alam semesta - yang disebut teori Big Bang. Secara singkat teori ini dapat dinyatakan sebagai berikut: awalnya semua materi dikompresi menjadi satu “titik” yang memiliki suhu luar biasa tinggi, dan kemudian “titik” ini meledak dengan kekuatan yang sangat besar. Akibat ledakan tersebut, atom, zat, planet, bintang, galaksi, dan akhirnya kehidupan secara bertahap terbentuk dari awan super panas partikel subatom yang secara bertahap berkembang ke segala arah. Pada saat yang sama, Ekspansi Alam Semesta terus berlanjut, dan tidak diketahui berapa lama hal ini akan berlanjut: mungkin suatu hari nanti ia akan mencapai batasnya.

Ada teori lain tentang asal usul alam semesta. Menurutnya, asal usul Alam Semesta, seluruh alam semesta, kehidupan dan manusia merupakan tindakan kreatif rasional yang dilakukan oleh Tuhan Yang Maha Pencipta dan Mahakuasa, yang sifatnya tidak dapat dipahami oleh pikiran manusia. Kaum materialis yang “yakin” biasanya cenderung mengejek teori ini, namun karena separuh umat manusia mempercayainya dalam satu atau lain bentuk, kita tidak punya hak untuk mengabaikannya begitu saja.

Menjelaskan asal usul alam semesta dan manusia dari posisi mekanistik, memperlakukan Alam Semesta sebagai produk materi, yang perkembangannya tunduk pada hukum alam yang obyektif, para pendukung rasionalisme, pada umumnya, menyangkal faktor-faktor non-fisik, terutama yang berkaitan dengan keberadaan alam semesta. pikiran Universal atau Kosmik tertentu, karena ini “tidak ilmiah”. Apa yang dapat dijelaskan dengan menggunakan rumus matematika harus dianggap ilmiah.

Salah satu masalah terbesar yang dihadapi para ahli teori big bang adalah tidak satupun skenario yang mereka usulkan mengenai asal usul alam semesta dapat dijelaskan secara matematis atau fisik. Menurut teori dasar dentuman Besar, keadaan awal Alam Semesta adalah sebuah titik yang sangat kecil dengan kepadatan yang sangat tinggi dan suhu yang sangat tinggi. Namun, keadaan seperti itu melampaui logika matematika dan tidak dapat dijelaskan secara formal. Jadi, pada kenyataannya, tidak ada yang bisa dikatakan secara pasti tentang keadaan awal alam semesta, dan perhitungan gagal dalam hal ini. Oleh karena itu, kondisi ini disebut sebagai “fenomena” di kalangan ilmuwan.

Karena hambatan ini belum diatasi, dalam publikasi sains populer untuk masyarakat umum, topik “fenomena” biasanya dihilangkan sama sekali, tetapi dalam publikasi dan edisi ilmiah khusus, yang penulisnya mencoba mengatasi masalah matematika ini. , tentang “fenomena” " dibicarakan sebagai sesuatu yang tidak dapat diterima dari sudut pandang ilmiah. Stephen Hawking, profesor matematika di Universitas Cambridge, dan J.F.R. Ellis, Profesor Matematika di Universitas Cape Town, dalam bukunya "The Long Scale of Space-Time Structure" menyatakan: "Hasil kami mendukung konsep bahwa Alam Semesta muncul beberapa tahun yang lalu. Namun, titik awalnya teori asal usul Alam Semesta - yang disebut "fenomena" - berada di luar hukum fisika yang diketahui." Maka kita harus mengakui bahwa atas nama pembenaran “fenomena”, landasan ini teori Big Bang, perlu diberikan kemungkinan penggunaan metode penelitian yang melampaui lingkup fisika modern.

“Fenomena”, seperti titik awal “awal alam semesta” lainnya, yang mencakup sesuatu yang tidak dapat dijelaskan dalam kategori ilmiah, masih merupakan pertanyaan terbuka. Namun timbul pertanyaan berikut: dari manakah “fenomena” itu sendiri, bagaimana terbentuknya? Bagaimanapun, masalah “fenomena” hanyalah sebagian dari masalah yang jauh lebih besar, masalah yang menjadi sumber keadaan awal Alam Semesta. Dengan kata lain, jika Alam Semesta awalnya dikompresi menjadi sebuah titik, lalu apa yang menyebabkannya menjadi seperti ini? Dan bahkan jika kita mengabaikan “fenomena” yang menyebabkan kesulitan teoritis, pertanyaannya tetap ada: bagaimana alam semesta terbentuk?

Dalam upaya untuk mengatasi kesulitan ini, beberapa ilmuwan mengajukan apa yang disebut teori "alam semesta yang berdenyut". Menurut pendapat mereka, Alam Semesta tanpa henti, berulang kali, menyusut sampai suatu titik, atau meluas ke batas tertentu. Alam semesta seperti itu tidak memiliki awal dan akhir, yang ada hanyalah siklus ekspansi dan siklus kontraksi. Pada saat yang sama, penulis hipotesis tersebut mengklaim bahwa Alam Semesta selalu ada, sehingga seolah-olah menghilangkan sepenuhnya pertanyaan tentang “permulaan dunia”. Namun faktanya belum ada yang memberikan penjelasan memuaskan mengenai mekanisme denyut tersebut. Mengapa alam semesta berdenyut? Apa alasannya? Fisikawan Steven Weinberg dalam bukunya “The First Three Minutes” menunjukkan bahwa dengan setiap denyut yang berurutan di Alam Semesta, rasio jumlah foton terhadap jumlah nukleon pasti meningkat, yang mengarah pada punahnya denyutan baru. Weinberg menyimpulkan bahwa jumlah siklus denyut di Alam Semesta adalah terbatas, yang berarti bahwa pada titik tertentu siklus tersebut harus berhenti. Oleh karena itu, “Alam Semesta yang berdenyut” ini mempunyai akhir, yang berarti ia juga mempunyai permulaan...

Dan lagi-lagi kita menemui masalah di awal. Teori relativitas umum Einstein menimbulkan masalah tambahan. Masalah utama teori ini adalah teori ini tidak mempertimbangkan waktu seperti yang kita ketahui. Dalam teori Einstein, waktu dan ruang digabungkan menjadi kontinum ruang-waktu empat dimensi. Mustahil baginya untuk menggambarkan suatu benda menempati suatu tempat pada waktu tertentu. Deskripsi relativistik suatu objek menentukan posisi spasial dan temporalnya sebagai satu kesatuan, terbentang dari awal hingga akhir keberadaan objek tersebut. Misalnya, seseorang akan digambarkan sebagai satu kesatuan sepanjang jalur perkembangannya dari embrio hingga mayat. Struktur seperti ini disebut “cacing ruang-waktu”.

Namun jika kita adalah “cacing ruang-waktu”, maka kita hanyalah wujud materi biasa. Fakta bahwa manusia adalah makhluk rasional tidak diperhitungkan. Dengan mendefinisikan manusia sebagai “cacing”, teori relativitas tidak memperhitungkan persepsi individu kita tentang masa lalu, masa kini, dan masa depan, namun mempertimbangkan sejumlah kasus individu yang disatukan oleh keberadaan ruang-waktu. Kenyataannya, kita tahu bahwa kita hanya ada di hari ini, sedangkan masa lalu hanya ada dalam ingatan kita, dan masa depan hanya ada dalam imajinasi kita. Artinya, semua konsep “awal alam semesta”, yang dibangun berdasarkan teori relativitas, tidak memperhitungkan persepsi waktu oleh kesadaran manusia. Namun, waktu sendiri masih sedikit dipelajari.

Menganalisis konsep alternatif dan non-mekanis tentang asal usul Alam Semesta, John Gribbin dalam bukunya “White Gods” menekankan bahwa dalam beberapa tahun terakhir telah terjadi “serangkaian peningkatan imajinasi kreatif para pemikir yang saat ini tidak lagi kita sebut sebagai nabi. atau peramal.” Salah satu terobosan kreatif ini adalah konsep “lubang putih”, atau quasar, yang “memuntahkan” seluruh galaksi dalam aliran materi primer. Hipotesis lain yang dibahas dalam kosmologi adalah gagasan tentang apa yang disebut terowongan ruang-waktu, yang disebut “saluran ruang angkasa”. Ide ini pertama kali diungkapkan pada tahun 1962 oleh fisikawan John Wheeler dalam bukunya Geometrodynamics, di mana peneliti merumuskan kemungkinan perjalanan antargalaksi transdimensional yang luar biasa cepat, yang jika bergerak dengan kecepatan cahaya, akan memakan waktu jutaan tahun. Beberapa versi konsep "saluran supradimensi" mempertimbangkan kemungkinan menggunakannya untuk melakukan perjalanan ke masa lalu dan masa depan, serta ke alam semesta dan dimensi lain.

Tuhan dan Big Bang

Seperti yang bisa kita lihat, teori “big bang” mendapat serangan dari semua sisi, sehingga menyebabkan ketidaksenangan yang wajar di kalangan ilmuwan yang menganut pandangan ortodoks. Pada saat yang sama, dalam publikasi ilmiah semakin sering kita menemukan pengakuan tidak langsung atau langsung tentang keberadaan kekuatan supernatural di luar kendali sains. Semakin banyak ilmuwan, termasuk ahli matematika dan fisikawan teoretis terkemuka, yang yakin akan keberadaan Tuhan atau Pikiran yang lebih tinggi. Ilmuwan tersebut termasuk, misalnya, pemenang Hadiah Nobel George Wild dan William McCrea. Ilmuwan Soviet terkenal, Doktor Sains, fisikawan dan matematikawan O.V. Tupitsyn adalah ilmuwan Rusia pertama yang mampu membuktikan secara matematis bahwa Alam Semesta, dan manusia, diciptakan oleh Pikiran yang jauh lebih kuat daripada pikiran kita, yaitu oleh Tuhan.

Seseorang tidak dapat membantah, tulis O.V. Tupitsyn dalam bukunya Notebooks, bahwa kehidupan, termasuk kehidupan rasional, selalu merupakan proses yang diatur secara ketat. Kehidupan didasarkan pada keteraturan, suatu sistem hukum yang mengatur pergerakan materi. Kematian, sebaliknya, adalah kekacauan, kekacauan dan, sebagai akibatnya, kehancuran materi. Tanpa pengaruh eksternal, dan pengaruh yang masuk akal dan terarah, tidak ada keteraturan yang mungkin terjadi - proses kehancuran segera dimulai, yang berarti kematian. Tanpa memahami hal ini, dan oleh karena itu tanpa mengakui gagasan tentang Tuhan, sains tidak akan pernah ditakdirkan untuk menemukan akar penyebab Alam Semesta, yang muncul dari materi primordial sebagai hasil dari proses yang diatur secara ketat atau, sebagaimana fisika menyebutnya, hukum-hukum dasar. . Fundamental artinya mendasar dan tidak dapat diubah, yang tanpanya keberadaan dunia tidak akan mungkin terjadi.

Namun, sangat sulit bagi orang modern, terutama yang berpendidikan ateisme, untuk memasukkan Tuhan ke dalam sistem pandangan dunianya - karena intuisi yang belum berkembang dan kurangnya konsep tentang Tuhan. Kalau begitu, kamu harus percaya dentuman Besar...