يمكن لعظمة العالم المحيط وتنوعه أن تدهش أي خيال. جميع الأشياء والأشياء المحيطة بشخص ما ، وأشخاص آخرين ، وأنواع مختلفة من النباتات والحيوانات ، والجسيمات التي لا يمكن رؤيتها إلا بالمجهر ، وكذلك عناقيد النجوم غير المفهومة: كلها متحدة بمفهوم "الكون".
طور الإنسان نظريات أصل الكون لفترة طويلة. على الرغم من عدم وجود حتى المفهوم الأولي للدين أو العلم ، فقد نشأت في أذهان الناس الفضوليين القدامى أسئلة حول مبادئ النظام العالمي وحول موقع الشخص في الفضاء المحيط به. من الصعب حساب عدد نظريات أصل الكون الموجودة اليوم ، فبعضها تتم دراسته من قبل كبار العلماء المشهورين على مستوى العالم ، والبعض الآخر رائع بصراحة.
علم الكونيات وموضوعه
حديثعلم الكونيات - علم بنية الكون وتطوره - يعتبر مسألة أصله واحدة من أكثر الألغاز إثارة للاهتمام والتي لا تزال غير مدروسة بشكل كاف. طبيعة العمليات التي ساهمت في ظهور النجوم والمجرات والأنظمة الشمسية والكواكب ، وتطورها ، ومصدر نشأة الكون ، وكذلك حجمه وحدوده: كل هذا مجرد قائمة مختصرة من القضايا التي تمت دراستها من قبل العلماء المعاصرين.
أدى البحث عن إجابات للغز الأساسي حول تكوين العالم إلى حقيقة أن هناك اليوم نظريات مختلفة حول أصل الكون ووجوده وتطوره. إن إثارة المتخصصين الباحثين عن إجابات وبناء واختبار الفرضيات لها ما يبررها ، لأن النظرية الموثوقة لولادة الكون ستكشف للبشرية جمعاء عن احتمال وجود الحياة في الأنظمة والكواكب الأخرى.
نظريات أصل الكون لها طابع المفاهيم العلمية ، والفرضيات الفردية ، والتعاليم الدينية ، والأفكار الفلسفية والأساطير. يتم تقسيمهم جميعًا بشكل مشروط إلى فئتين رئيسيتين:
- النظريات التي بموجبها خلق الخالق الكون. بعبارة أخرى ، فإن جوهرهم هو أن عملية خلق الكون كانت عملاً واعياً وروحانيًا ، وهو مظهر من مظاهر إرادة عقل أعلى.
- نظريات أصل الكون مبنية على أساس عوامل علمية. ترفض افتراضاتهم رفضًا قاطعًا كلاً من وجود الخالق وإمكانية الخلق الواعي للعالم. غالبًا ما تستند هذه الفرضيات إلى ما يسمى بمبدأ الرداءة. يفترضون إمكانيةالحياة ليس فقط على كوكبنا ، ولكن أيضًا على كوكب آخر.
الخلق - نظرية خلق العالم من قبل الخالق
كما يوحي الاسم ، فإن نظرية الخلق هي النظرية الدينية لأصل الكون. تستند هذه النظرة إلى مفهوم خلق الكون والكوكب والإنسان بالله أو الخالق.
كانت الفكرة سائدة لفترة طويلة ، حتى نهاية القرن التاسع عشر ، عندما تسارعت عملية تراكم المعرفة في مختلف مجالات العلوم (علم الأحياء ، وعلم الفلك ، والفيزياء) ، وانتشرت نظرية التطور. أصبحت نظرية الخلق نوعًا من رد فعل المسيحيين الذين يلتزمون بآراء محافظة حول الاكتشافات التي يتم إجراؤها. الفكرة السائدة للتطور التطوري في ذلك الوقت فقط شددت التناقضات التي كانت موجودة بين النظريات الدينية والنظريات الأخرى.
ما الفرق بين النظريات العلمية والدينية
الاختلافات الرئيسية بين نظريات الفئات المختلفة تكمن أساسًا في المصطلحات المستخدمة من قبل أتباعها. لذلك ، في الفرضيات العلمية ، بدلاً من الخالق - الطبيعة ، وبدلاً من الخلق - الأصل. إلى جانب هذا ، هناك قضايا تم تناولها بالمثل من خلال نظريات مختلفة أو حتى مكررة بالكامل.
نظريات أصل الكون ، التي تنتمي إلى فئات معاكسة ، تؤرخ ظهوره بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، وفقًا للفرضية الأكثر شيوعًا (نظرية الانفجار العظيم) ، تشكل الكون منذ حوالي 13 مليار سنة.
في المقابل ، تعطي النظرية الدينية لأصل الكون أرقامًا مختلفة تمامًا:
- حسب كريستيانفي المصادر ، كان عمر الكون الذي خلقه الله في وقت ميلاد السيد المسيح 3483 - 6984 سنة.
- الهندوسية تقترح أن عمر عالمنا حوالي 155 تريليون سنة
كانط ونموذجه الكوني
حتى القرن العشرين ، كان رأي معظم العلماء أن الكون لانهائي. هذه الصفة تميزت بها الزمان والمكان. بالإضافة إلى ذلك ، في رأيهم ، كان الكون ثابتًا وموحدًا.
طرح إسحاق نيوتن فكرة لانهاية الكون في الفضاء. تم تطوير هذا الافتراض من قبل إيمانويل كانط ، الذي طور النظرية القائلة بعدم وجود حدود زمنية أيضًا. المضي قدمًا ، في الافتراضات النظرية ، وسع كانط اللانهاية للكون إلى عدد المنتجات البيولوجية الممكنة. هذا الافتراض يعني أنه في ظروف العالم القديم والواسع ، بدون نهاية وبداية ، يمكن أن يكون هناك عدد لا يحصى من الخيارات الممكنة ، ونتيجة لذلك يكون ظهور أي نوع بيولوجي حقيقيًا.
بناءً على نظرية الأصل المحتمل لأشكال الحياة ، تم تطوير نظرية داروين لاحقًا. أكدت ملاحظات السماء المرصعة بالنجوم ونتائج حسابات الفلكيين نموذج كانط الكوني.
أفكار أينشتاين
في بداية القرن العشرين ، نشر ألبرت أينشتاين نموذجه الخاص للكون. وفقًا لنظريته النسبية ، تحدث عمليتان متعاكستان في وقت واحد في الكون: التوسع والانكماش. ومع ذلك ، هووافق على رأي معظم العلماء حول ثبات الكون ، لذلك قدم مفهوم القوة الكونية البادئة. تم تصميم تأثيره لموازنة جذب النجوم وإيقاف عملية حركة جميع الأجرام السماوية من أجل الحفاظ على الطبيعة الثابتة للكون.
نموذج الكون - حسب آينشتاين - له حجم معين ، لكن لا حدود له. مثل هذا المزيج ممكن فقط عندما يكون الفضاء منحنيًا بنفس الطريقة التي يحدث بها في الكرة.
خصائص مساحة مثل هذا النموذج هي:
- ثلاثي الأبعاد.
- يغلق نفسه
- التجانس (عدم وجود المركز والحافة) ، حيث يتم توزيع المجرات بالتساوي.
أ. أ.فريدمان: الكون يتوسع
مبتكر النموذج الثوري التوسعي للكون ، أ. فريدمان (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) بنى نظريته على أساس المعادلات التي تميز النظرية العامة للنسبية. صحيح أن الرأي المقبول عمومًا في العالم العلمي في ذلك الوقت كان الطبيعة الثابتة لعالمنا ، لذلك لم يتم إيلاء الاهتمام الواجب لعمله.
بعد سنوات قليلة ، توصل عالم الفلك إدوين هابل إلى اكتشاف أكد أفكار فريدمان. تم اكتشاف إزالة المجرات من مجرة درب التبانة القريبة. في نفس الوقت ، حقيقة أن سرعة حركتهم تتناسب مع المسافة بينهم وبين مجرتنا أصبحت حقيقة لا يمكن دحضها.
يفسر هذا الاكتشاف "التراجع" المستمر للنجوم والمجرات فيما يتعلق ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى استنتاج حولتوسع الكون
أخيرًا ، تم التعرف على استنتاجات فريدمان من قبل أينشتاين ، وذكر لاحقًا مزايا العالم السوفيتي باعتباره مؤسس فرضية توسع الكون.
لا يمكن القول أن هناك تناقضات بين هذه النظرية والنظرية النسبية العامة ، ومع ذلك ، مع توسع الكون ، يجب أن يكون هناك دافع أولي أثار تشتت النجوم. قياسا على الانفجار ، كانت الفكرة تسمى "الانفجار الكبير".
ستيفن هوكينج والمبدأ الأنثروبي
كانت نتيجة حسابات واكتشافات ستيفن هوكينج نظرية مركزية الإنسان لأصل الكون. يدعي منشئه أن وجود كوكب مهيأ جيدًا للحياة البشرية لا يمكن أن يكون عرضيًا.
نظرية ستيفن هوكينغ حول أصل الكون توفر أيضًا التبخر التدريجي للثقوب السوداء ، وفقدانها للطاقة وانبعاث إشعاع هوكينغ.
نتيجة البحث عن الأدلة ، تم تحديد أكثر من 40 خاصية والتحقق منها ، والتقيد بها ضروري لتطور الحضارة. قدر عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي هيو روس احتمال حدوث مثل هذه المصادفة غير المقصودة. كانت النتيجة رقم 10-53.
يشتمل كوننا على تريليون مجرة ، كل منها 100 مليار نجمة. وفقًا لحسابات العلماء ، يجب أن يكون العدد الإجمالي للكواكب 1020. هذا الرقم هو 33 مرتبة أصغر من الرقم المحسوب مسبقًا. لذلك ، لا يمكن لأي من الكواكب في جميع المجرات أن يجمع بين الظروف المناسبة للتشكيل التلقائي.الحياة.
نظرية الانفجار العظيم: ظهور الكون من جسيم مهمل
العلماء الذين يدعمون نظرية الانفجار العظيم يتشاركون في الفرضية القائلة بأن الكون هو نتيجة الانفجار العظيم. الافتراض الرئيسي للنظرية هو التأكيد على أنه قبل هذا الحدث ، كانت جميع عناصر الكون الحالي محاطة بجسيم له أبعاد مجهرية. أثناء وجودها داخلها ، تميزت العناصر بحالة فردية لا يمكن فيها قياس مؤشرات مثل درجة الحرارة والكثافة والضغط. هم لا حصر لها. لا تتأثر المادة والطاقة في هذه الحالة بقوانين الفيزياء.
سبب الانفجار الذي حدث قبل 15 مليار سنة يسمى عدم الاستقرار الذي نشأ داخل الجسيم. عناصر صغيرة متناثرة شكلت بداية العالم الذي نعرفه اليوم.
في البداية ، كان الكون عبارة عن سديم يتكون من جسيمات دقيقة (أصغر من الذرة). ثم ، عند دمجهم ، شكلوا الذرات ، والتي كانت بمثابة أساس المجرات النجمية. الإجابة عن الأسئلة حول ما حدث قبل الانفجار ، وكذلك سبب حدوثه ، من أهم مهام هذه النظرية الخاصة بأصل الكون.
يصور الجدول بشكل تخطيطي مراحل تشكيل الكون بعد الانفجار العظيم.
| حالة الكون | الجدول الزمني | درجة الحرارة المتوقعة |
| التوسع (التضخم) | من 10-45to10-37ثواني | أكثر1026K |
| تظهر الكواركات والإلكترونات | 10-6c | أكثر من 1013K |
| تتكون البروتونات والنيوترونات | 10-5c | 1012K |
| تتكون نوى الهيليوم والديوتيريوم والليثيوم | من 10-4من 3 دقائق | من 1011إلى 109K |
| الذرات تشكلت | 400 ألف سنة | 4000 ك |
| سحابة الغاز تستمر في التوسع | 15 مليون سنة | 300 ك |
| أول النجوم و المجرات يولدون | 1 مليار سنة | 20 K |
| انفجارات النجوم تثير تكوين نوى ثقيلة | 3 مليارات سنة | 10 K |
| توقف عمليه ولادة النجوم | 10-15 مليار سنة | 3 K |
| طاقة كل النجوم تنضب | 1014سنوات | 10-2K |
| استنفاد الثقوب السوداء وولدت الجسيمات الأولية | 1040سنوات | -20 ك |
| ينتهي تبخر جميع الثقوب السوداء | 10100سنوات | من 10-60إلى 10-40K |
كما يلي من البيانات أعلاه ، يستمر الكون في التوسع والبرد.
الزيادة المستمرة في المسافة بين المجرات هي الافتراض الرئيسي: ما يميز نظرية الانفجار العظيم. يمكن تأكيد ظهور الكون بهذه الطريقة من خلال الأدلة الموجودة. هناك أيضا أسباب لالنفي.
إشكاليات النظرية
نظرًا لأن نظرية الانفجار العظيم لم تثبت عمليًا ، فليس من المستغرب وجود العديد من الأسئلة التي لا تستطيع الإجابة عنها:
-
التفرد. هذه الكلمة تدل على حالة الكون مضغوطة إلى نقطة واحدة. تكمن مشكلة نظرية الانفجار الأعظم في استحالة وصف العمليات التي تحدث في المادة والفضاء في مثل هذه الحالة. لا ينطبق القانون العام للنسبية هنا ، لذلك من المستحيل عمل وصف ومعادلات رياضية للنمذجة.
الاستحالة الأساسية للحصول على إجابة للسؤال حول الحالة الأولية للكون تشوه النظرية من البداية. تميل عروضها غير الخيالية إلى التغاضي عن هذا التعقيد أو ذكره فقط بشكل عابر. ومع ذلك ، بالنسبة للعلماء الذين يعملون على توفير أساس رياضي لنظرية الانفجار العظيم ، فإن هذه الصعوبة تعتبر عقبة رئيسية.
- علم الفلك. في هذا المجال ، تواجه نظرية الانفجار الأعظم حقيقة أنها لا تستطيع وصف عملية أصل المجرات. استنادًا إلى الإصدارات الحديثة من النظريات ، من الممكن التنبؤ بكيفية ظهور سحابة غاز متجانسة. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون كثافته الآن حوالي ذرة واحدة لكل متر مكعب. للحصول على شيء أكثر ، لا يمكن للمرء الاستغناء عن تعديل الحالة الأولية للكون. أصبح نقص المعلومات والخبرة العملية في هذا المجال عقبات خطيرة أمام المزيد من النمذجة.
هناك أيضًا تباين من حيث الحسابكتلة مجرتنا والبيانات التي تم الحصول عليها من خلال دراسة معدل انجذابها إلى مجرة المرأة المسلسلة. على ما يبدو ، فإن وزن مجرتنا أكبر بعشر مرات مما كان يعتقد سابقًا.
علم الكون وفيزياء الكم
اليوم لا توجد نظريات كونية لا تستند إلى ميكانيكا الكم. بعد كل شيء ، فإنه يتعامل مع وصف سلوك الجسيمات الذرية ودون الذرية. الفرق بين فيزياء الكم والفيزياء الكلاسيكية (التي شرحها نيوتن) هو أن الأخير يلاحظ ويصف الأشياء المادية ، بينما يفترض الأول وصفًا رياضيًا حصريًا للملاحظة والقياس نفسه. بالنسبة لفيزياء الكم ، فإن القيم المادية ليست موضوعًا للبحث ، وهنا يكون المراقب نفسه جزءًا من الوضع قيد الدراسة.
بناءً على هذه الميزات ، تواجه ميكانيكا الكم صعوبة في وصف الكون ، لأن المراقب جزء من الكون. ومع ذلك ، عند الحديث عن ظهور الكون ، من المستحيل تخيل الغرباء. محاولات تطوير نموذج بدون مشاركة مراقب خارجي توجت بنظرية الكم لأصل الكون من قبل جيه ويلر.
جوهرها هو أنه في كل لحظة من الزمن هناك انقسام في الكون وتشكيل عدد لا حصر له من النسخ. نتيجة لذلك ، يمكن ملاحظة كل من الأكوان المتوازية ، ويمكن للمراقبين رؤية جميع البدائل الكمية. في نفس الوقت ، العالمان الأصلي والجديد حقيقيان
نمط التضخم
أصبحت المهمة الرئيسية التي صممت نظرية التضخم لحلهاالبحث عن إجابات للأسئلة التي لم تستكشفها نظرية الانفجار العظيم ونظرية التوسع. وهي:
- لماذا يتمدد الكون؟
- ما هو الانفجار الكبير؟
تحقيقًا لهذه الغاية ، تنص النظرية التضخمية لأصل الكون على استقراء التوسع إلى نقطة الصفر في الوقت المناسب ، واستنتاج الكتلة الكاملة للكون عند نقطة واحدة وتشكيل كتلة الكون. التفرد ، والتي غالبًا ما يشار إليها باسم الانفجار العظيم
واضح هو عدم ملاءمة النظرية العامة للنسبية ، والتي لا يمكن تطبيقها في هذه اللحظة. نتيجة لذلك ، يمكن فقط تطبيق الأساليب النظرية والحسابات والاستنتاجات لتطوير نظرية أكثر عمومية (أو "فيزياء جديدة") وحل مشكلة التفرد الكوني.
نظريات بديلة جديدة
على الرغم من نجاح نموذج التضخم الكوني ، إلا أن هناك علماء يعارضونه ويصفونه بأنه لا يمكن الدفاع عنه. حجتهم الرئيسية هي نقد الحلول التي تقترحها النظرية. يجادل المعارضون بأن الحلول الناتجة تترك بعض التفاصيل مفقودة ، بمعنى آخر ، بدلاً من حل مشكلة القيم الأولية ، فإن النظرية تغلفها بمهارة فقط.
البديل هو العديد من النظريات الغريبة ، والتي تستند فكرتها على تكوين القيم الأولية قبل الانفجار العظيم. يمكن وصف النظريات الجديدة حول أصل الكون بإيجاز على النحو التالي:
- نظرية الأوتار. ويقترح أتباعها ، بالإضافة إلى الأبعاد الأربعة المعتادة للمكان والزمان ، إدخال أبعاد إضافية. يمكنهم لعب دورالمراحل الأولى من الكون ، وفي الوقت الحالي تكون في حالة مضغوطة. ردًا على سؤال حول سبب اندماجها ، يقدم العلماء إجابة تقول أن خاصية الأوتار الفائقة هي T-duality. لذلك ، الأوتار "ملفوفة" بأبعاد إضافية وحجمها محدود.
- نظرية النخالة. ويسمى أيضًا نظرية M. وفقًا لمسلماته ، في بداية تكوين الكون ، يوجد زمكان خماسي الأبعاد ساكن بارد. أربعة منها (مكانية) لها قيود ، أو جدران - ثلاثة أغشية. مساحتنا من الجدران والثانية مخفية. يقع الغشاء الثالث في مساحة رباعية الأبعاد ، ويقتصر على غشاءين حدوديين. تعتبر النظرية أن غشاء ثالث يتصادم مع غشاءنا ويطلق كمية كبيرة من الطاقة. هذه هي الظروف التي أصبحت مواتية لظهور الانفجار العظيم.
نظريات دورية تنفي تفرد الانفجار العظيم ، مدعية أن الكون ينتقل من حالة إلى أخرى. تكمن مشكلة مثل هذه النظريات في زيادة الانتروبيا ، وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. وبالتالي ، كانت مدة الدورات السابقة أقصر ، وكانت درجة حرارة المادة أعلى بكثير مما كانت عليه خلال الانفجار العظيم. احتمالية حدوث ذلك منخفضة للغاية
بغض النظر عن عدد النظريات الموجودة حول أصل الكون ، فقط اثنتان منهم صمدتا أمام اختبار الزمن وتغلبتا على مشكلة الانتروبيا المتزايدة باستمرار. تم تطويرها من قبل العلماء Steinhardt-Turok و Baum-Frampton.
تم طرح هذه النظريات الجديدة نسبيًا حول أصل الكون في الثمانينيات من القرن الماضي. لديهم العديد من المتابعين الذين يطورون النماذج بناءً على ذلك ، ويبحثون عن دليل على صحتها ويعملون على حل التناقضات.
نظرية الأوتار
واحدة من أكثر نظرية أصل الكون شيوعًا هي نظرية الأوتار. قبل الشروع في وصف فكرتها ، من الضروري فهم مفاهيم أحد أقرب المنافسين ، النموذج القياسي. يفترض أنه يمكن وصف المادة والتفاعلات كمجموعة معينة من الجسيمات ، مقسمة إلى عدة مجموعات:
- كواركات.
- ليبتون.
- بوسونات.
هذه الجسيمات هي ، في الواقع ، اللبنات الأساسية للكون ، لأنها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تقسيمها إلى مكونات.
السمة المميزة لنظرية الأوتار هي التأكيد على أن مثل هذه الطوب ليست جسيمات ، لكنها أوتار فائقة الدقة تهتز. في نفس الوقت ، تتأرجح عند ترددات مختلفة ، تصبح الأوتار متناظرة لجزيئات مختلفة موصوفة في النموذج القياسي.
لفهم النظرية ، يجب على المرء أن يدرك أن الأوتار ليست أي مادة ، إنها طاقة. لذلك ، خلصت نظرية الأوتار إلى أن جميع عناصر الكون مصنوعة من الطاقة.
النار هو تشبيه جيد. النظر إليها يعطي انطباعًا بأهميتها النسبية ، لكن لا يمكن لمسها.
علم الكونيات لأطفال المدارس
يتم دراسة نظريات أصل الكون لفترة وجيزة في المدارس في دروس علم الفلك. للطلابصف النظريات الرئيسية حول كيفية تشكل عالمنا ، وماذا يحدث له الآن وكيف سيتطور في المستقبل.
الغرض من الدروس هو تعريف الأطفال بطبيعة تكوين الجسيمات الأولية والعناصر الكيميائية والأجرام السماوية. يتم اختزال نظريات أصل الكون للأطفال في عرض لنظرية الانفجار الأعظم. يستخدم المعلمون المواد المرئية: الشرائح والجداول والملصقات والرسوم التوضيحية. مهمتهم الرئيسية هي إيقاظ اهتمام الأطفال بالعالم المحيط بهم.
