Model Alam Semesta yang diam. Keunikan Alam Semesta tidak memungkinkan verifikasi eksperimental atas hipotesis yang diajukan dan mengangkatnya ke tingkat teori, oleh karena itu evolusi Alam Semesta hanya dapat dipertimbangkan dalam kerangka model.

Setelah penciptaan mekanika klasik, gambaran ilmiah tentang dunia didasarkan pada gagasan Newton tentang ruang, waktu dan gravitasi dan menggambarkan konstanta waktu, yaitu. Alam Semesta yang diam dan tak terbatas yang diciptakan oleh Sang Pencipta.

Pada abad ke-20 landasan teoretis baru untuk penciptaan model kosmologis baru telah muncul.

Pertama-tama, kita harus menyebutkan postulat kosmologis, yang menyatakan bahwa hukum fisika yang ditetapkan di bagian terbatas Alam Semesta berlaku untuk seluruh Alam Semesta. Selain itu, homogenitas dan isotropi distribusi materi skala besar di Alam Semesta dianggap sebagai aksioma. Dalam hal ini, model evolusi harus sesuai dengan apa yang disebut prinsip antropik, yaitu. memberikan kemungkinan munculnya seorang pengamat (orang yang berakal sehat) pada tahap evolusi tertentu.

Karena gravitasilah yang menentukan interaksi massa pada jarak yang jauh, inti teoretis kosmologi abad ke-20. menjadi teori relativistik gravitasi dan ruang-waktu - teori relativitas umum. Menurut teori ini, distribusi dan pergerakan materi menentukan sifat-sifat geometris ruang-waktu dan pada saat yang sama bergantung padanya. Medan gravitasi memanifestasikan dirinya sebagai “kelengkungan” ruang-waktu. Dalam model kosmologis pertama Einstein, yang dibuat berdasarkan relativitas umum pada tahun 1916, Alam Semesta juga tidak bergerak. Ia tidak terbatas, tetapi tertutup dan mempunyai dimensi yang terbatas. Ruang tertutup dengan sendirinya.

Model Friedman dari Alam Semesta yang tidak stasioner. Model alam semesta stasioner Einstein dibantah dalam karya ilmuwan Rusia A.A. Friedman (1888 - 1925), yang pada tahun 1922 menunjukkan bahwa ruang lengkung tidak bisa diam: ia harus mengembang atau menyusut. Tiga model perubahan jari-jari kelengkungan Alam Semesta yang berbeda dimungkinkan, bergantung pada kepadatan rata-rata materi di dalamnya, dan dalam dua model tersebut Alam Semesta mengembang tanpa batas, dan model ketiga, jari-jari kelengkungan berubah secara berkala (Semesta berdenyut).

Meskipun penemuan E. Hubble tentang hukum ketergantungan kecepatan perpindahan galaksi pada jarak ke galaksi tersebut menegaskan perluasan Alam Semesta, saat ini, perbandingan kepadatan materi yang diperkirakan secara eksperimental dengan nilai kritis parameter ini, yang menentukan transisi dari ekspansi ke denyutan, tidak memungkinkan kita untuk secara jelas memilih skenario untuk evolusi lebih lanjut. Kedua nilai ini ternyata mendekati, namun data eksperimen tidak cukup dapat diandalkan.

Perluasan Alam Semesta saat ini merupakan fakta yang beralasan dan diterima secara umum yang memungkinkan kita memperkirakan usia Alam Semesta. Menurut perkiraan paling umum, itu adalah 10 18 detik (18 miliar tahun). Oleh karena itu, model modern mengasumsikan adanya “permulaan” Alam Semesta. Bagaimana evolusinya dimulai?

Model Alam Semesta yang panas. Dasar dari gagasan modern tentang tahap awal evolusi Alam Semesta adalah model “Semesta Panas”, atau “Big Bang”, yang fondasinya diletakkan pada tahun 40-an abad ke-20. Ilmuwan Rusia yang bekerja di AS, G.A. Gammov (1904 – 1968). Dalam versi paling sederhana dari model ini, tampak bahwa Alam Semesta muncul secara spontan sebagai akibat ledakan dari keadaan super padat dan super panas dengan kelengkungan ruang tak terhingga (keadaan singularitas). “Panasnya” keadaan awal tunggal dicirikan oleh dominasi radiasi elektromagnetik di dalamnya terhadap materi. Hal ini dikonfirmasi oleh penemuan eksperimental “radiasi peninggalan” elektromagnetik isotropik pada tahun 1965 oleh astrofisikawan Amerika Penzias (lahir 1933) dan Wilson (lahir 1936). Teori fisika modern memungkinkan untuk menggambarkan evolusi materi mulai dari waktu ke waktu T= 10 -43 detik. Saat-saat awal evolusi Alam Semesta masih berada di balik penghalang fisik. Hanya dimulai dari saat ini T= 10 -10 detik setelah Big Bang, gagasan kita tentang keadaan materi di alam semesta awal dan proses yang terjadi di dalamnya dapat diuji secara eksperimental dan dijelaskan secara teoritis.

Saat Alam Semesta mengembang, kepadatan materi di dalamnya berkurang dan suhu pun turun. Dalam hal ini terjadi proses transformasi kualitatif partikel materi. Pada 10 -10 detik, materi terdiri dari quark bebas, lepton, dan foton (lihat bagian III). Saat Alam Semesta mendingin, hadron terbentuk, kemudian inti unsur ringan - isotop hidrogen, helium, dan litium - muncul. Sintesis inti helium berhenti saat ini T= 3 menit. Hanya setelah ratusan ribu tahun, inti atom bergabung dengan elektron untuk membentuk atom hidrogen dan helium, dan sejak saat itu materi berhenti berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik. Radiasi “Relict” muncul tepat pada periode ini. Ketika ukuran Alam Semesta sekitar 100 kali lebih kecil dibandingkan masa sekarang, gumpalan gas muncul akibat ketidakhomogenan gas hidrogen dan helium, yang terfragmentasi dan menyebabkan munculnya bintang dan galaksi.

Pertanyaan tentang eksklusivitas Alam Semesta sebagai objek kosmologi masih terbuka. Seiring dengan meluasnya anggapan bahwa seluruh Alam Semesta adalah Metagalaxy kita, terdapat pula pendapat yang berlawanan bahwa Alam Semesta dapat terdiri dari banyak metagalaksi, dan gagasan tentang keunikan Alam Semesta secara historis bersifat relatif, ditentukan oleh tingkatannya. ilmu pengetahuan dan praktek.

Hipotesis model alam semesta multi-daun

Kata pengantar oleh penulis situs: Untuk perhatian pembaca situs "Pengetahuan adalah Kekuatan" kami menawarkan fragmen dari bab ke-29 buku "Memoirs" karya Andrei Dmitrievich Sakharov. Akademisi Sakharov berbicara tentang pekerjaan di bidang kosmologi, yang ia lakukan setelah ia mulai aktif terlibat dalam kegiatan hak asasi manusia - khususnya, di pengasingan Gorky. Materi ini tidak diragukan lagi menarik perhatian pada topik “Alam Semesta”, yang dibahas dalam bab situs kami ini. Kita akan berkenalan dengan hipotesis model alam semesta multi-daun dan masalah kosmologi dan fisika lainnya. ...Dan, tentu saja, mari kita mengingat masa lalu kita yang tragis baru-baru ini.

Akademisi Andrei Dmitrievich SAKHAROV (1921-1989).

Di Moskow pada tahun 70-an dan di Gorky, saya melanjutkan upaya saya untuk mempelajari fisika dan kosmologi. Selama tahun-tahun ini saya tidak mampu mengemukakan ide-ide baru yang signifikan, dan saya terus mengembangkan arah-arah yang telah disajikan dalam karya-karya saya tahun 60an (dan dijelaskan di bagian pertama buku ini). Ini mungkin yang dialami sebagian besar ilmuwan ketika mereka mencapai batas usia tertentu. Namun, saya tidak putus asa bahwa mungkin ada hal lain yang akan “bersinar” bagi saya. Pada saat yang sama, saya harus mengatakan bahwa sekadar mengamati proses ilmiah, di mana Anda sendiri tidak mengambil bagian, tetapi mengetahui apa itu, membawa kegembiraan batin yang mendalam. Dalam hal ini, saya “tidak serakah.”

Pada tahun 1974, saya melakukannya dan pada tahun 1975 menerbitkan sebuah makalah di mana saya mengembangkan gagasan tentang medan gravitasi nol Lagrangian, serta metode perhitungan yang telah saya gunakan dalam karya sebelumnya. Pada saat yang sama, ternyata saya sampai pada metode yang diusulkan beberapa tahun lalu oleh Vladimir Aleksandrovich Fok, dan kemudian oleh Julian Schwinger. Namun, kesimpulan saya dan jalur konstruksinya, metodenya sangat berbeda. Sayangnya, saya tidak dapat mengirimkan karya saya ke Fok - dia meninggal saat itu juga.

Saya kemudian menemukan beberapa kesalahan dalam artikel saya. Hal ini tidak menjelaskan pertanyaan apakah “gravitasi terinduksi” (istilah modern yang digunakan sebagai pengganti istilah “nol Lagrangian”) memberikan tanda yang benar dari konstanta gravitasi dalam salah satu opsi yang saya pertimbangkan.<...>

Tiga karya - satu diterbitkan sebelum pengusiran saya dan dua setelah pengusiran saya - dikhususkan untuk masalah kosmologis. Pada makalah pertama, saya membahas mekanisme asimetri baryon. Mungkin yang menarik adalah pertimbangan umum tentang kinetika reaksi yang mengarah pada asimetri baryon Alam Semesta. Namun, secara khusus dalam karya ini, saya bernalar dalam kerangka asumsi lama saya tentang keberadaan hukum kekekalan “gabungan” (jumlah jumlah quark dan lepton adalah kekal). Saya sudah menulis di bagian pertama memoar saya bagaimana saya sampai pada ide ini dan mengapa saya sekarang menganggapnya salah. Secara keseluruhan, bagian pekerjaan ini menurut saya tidak berhasil. Saya lebih menyukai bagian pekerjaan yang saya tulis model alam semesta multi-daun . Ini adalah asumsi bahwa perluasan kosmologis Alam Semesta digantikan oleh kompresi, kemudian ekspansi baru sedemikian rupa sehingga siklus kompresi - ekspansi diulangi berkali-kali tak terhingga. Model kosmologis seperti ini telah lama menarik perhatian. Penulis yang berbeda menyebutnya "berdenyut" atau "berosilasi" model Alam Semesta. Saya lebih menyukai istilah itu “model banyak daun” . Tampaknya lebih ekspresif, lebih sejalan dengan makna emosional dan filosofis dari gambaran megah pengulangan siklus keberadaan yang berulang-ulang.

Namun, selama konservasi diasumsikan, model daun banyak menghadapi kesulitan yang tidak dapat diatasi karena salah satu hukum dasar alam – hukum kedua termodinamika.

Mundur. Dalam termodinamika, karakteristik tertentu dari keadaan benda diperkenalkan, yang disebut. Ayah saya pernah teringat sebuah buku sains populer kuno berjudul “Ratu Dunia dan Bayangannya.” (Sayangnya, saya lupa siapa penulis buku ini.) Ratu tentu saja adalah energi, dan bayangan adalah entropi. Berbeda dengan energi, yang memiliki hukum kekekalan, untuk entropi, hukum kedua termodinamika menetapkan hukum kenaikan (lebih tepatnya, non-penurunan). Proses di mana entropi total benda tidak berubah disebut (dianggap) reversibel. Contoh proses reversibel adalah gerak mekanis tanpa gesekan. Proses reversibel adalah abstraksi, kasus terbatas dari proses ireversibel yang disertai dengan peningkatan entropi total benda (selama gesekan, perpindahan panas, dll.). Secara matematis, entropi didefinisikan sebagai besaran yang kenaikannya sama dengan masuknya panas dibagi dengan suhu absolut (juga diasumsikan - lebih tepatnya, mengikuti prinsip umum - bahwa entropi pada suhu nol mutlak dan entropi ruang hampa adalah sama. ke nol).

Contoh numerik untuk kejelasan. Benda tertentu yang bersuhu 200 derajat memindahkan 400 kalori selama pertukaran panas ke benda kedua yang bersuhu 100 derajat. Entropi benda pertama berkurang 400/200, mis. sebanyak 2 unit, dan entropi benda kedua meningkat 4 unit; Entropi total bertambah 2 satuan, sesuai dengan persyaratan hukum kedua. Perhatikan bahwa hasil ini merupakan konsekuensi dari fakta bahwa panas dipindahkan dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin.

Peningkatan entropi total selama proses ketidakseimbangan pada akhirnya menyebabkan pemanasan zat. Mari beralih ke kosmologi, ke model multi-daun. Jika kita berasumsi bahwa jumlah baryon tetap, maka entropi per baryon akan meningkat tanpa batas. Zat tersebut akan memanas tanpa batas waktu pada setiap siklus, mis. kondisi di Alam Semesta tidak akan terulang!

Kesulitannya hilang jika kita mengabaikan asumsi kekekalan muatan baryon dan mempertimbangkan, sesuai dengan gagasan saya tahun 1966 dan perkembangan selanjutnya oleh banyak penulis lain, bahwa muatan baryon muncul dari "entropi" (yaitu materi panas netral) pada tahap awal perluasan kosmologis Alam Semesta. Dalam hal ini, jumlah baryon yang terbentuk sebanding dengan entropi pada setiap siklus ekspansi-kompresi, yaitu. kondisi evolusi materi dan pembentukan bentuk struktur bisa kurang lebih sama di setiap siklus.

Saya pertama kali menciptakan istilah "model multi-daun" pada makalah tahun 1969. Dalam artikel terbaru saya, saya menggunakan istilah yang sama dalam arti yang sedikit berbeda; Saya menyebutkan ini di sini untuk menghindari kesalahpahaman.

Artikel pertama dari tiga artikel terakhir (1979) mengkaji model di mana ruang diasumsikan rata-rata datar. Konstanta kosmologis Einstein juga diasumsikan tidak nol dan negatif (walaupun nilai absolutnya sangat kecil). Dalam hal ini, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan teori gravitasi Einstein, ekspansi kosmologis pasti akan digantikan oleh kompresi. Selain itu, setiap siklus sepenuhnya mengulangi siklus sebelumnya dalam hal karakteristik rata-ratanya. Penting agar model tersebut datar secara spasial. Selain geometri datar (geometri Euclidean), dua karya berikut juga dikhususkan untuk pertimbangan geometri Lobachevsky dan geometri hipersfer (analog tiga dimensi dari bola dua dimensi). Namun dalam kasus ini, muncul masalah lain. Peningkatan entropi menyebabkan peningkatan jari-jari Alam Semesta pada momen-momen yang sesuai di setiap siklus. Dengan melakukan ekstrapolasi ke masa lalu, kita menemukan bahwa setiap siklus tertentu bisa saja didahului oleh sejumlah siklus yang terbatas.

Dalam kosmologi “standar” (satu lembar) terdapat masalah: apa yang ada sebelum momen kepadatan maksimum? Dalam kosmologi multi-lembar (kecuali untuk kasus model datar spasial), masalah ini tidak dapat dihindari - pertanyaannya dialihkan ke momen dimulainya perluasan siklus pertama. Kita dapat berpandangan bahwa awal perluasan siklus pertama atau, dalam kasus model standar, satu-satunya siklus adalah Momen Penciptaan Dunia, dan oleh karena itu pertanyaan tentang apa yang terjadi sebelumnya berada di luar jangkauan. ruang lingkup penelitian ilmiah. Namun, mungkin, sama - atau, menurut saya, lebih - dibenarkan dan bermanfaat adalah pendekatan yang memungkinkan penelitian ilmiah tanpa batas terhadap dunia material dan ruang-waktu. Pada saat yang sama, tampaknya, tidak ada tempat bagi Tindakan Penciptaan, namun konsep dasar keagamaan tentang makna ketuhanan Wujud tidak terpengaruh oleh sains dan berada di luar batas-batasnya.

Saya mengetahui dua hipotesis alternatif terkait dengan masalah yang sedang dibahas. Salah satunya, menurut saya, pertama kali diungkapkan oleh saya pada tahun 1966 dan menjadi sasaran sejumlah klarifikasi dalam karya-karya berikutnya. Ini adalah hipotesis “perputaran panah waktu”. Hal ini terkait erat dengan apa yang disebut masalah reversibilitas.

Seperti yang sudah saya tulis, tidak ada proses yang sepenuhnya dapat dibalik di alam. Gesekan, perpindahan panas, emisi cahaya, reaksi kimia, proses kehidupan dicirikan oleh sifat yang tidak dapat diubah, perbedaan mencolok antara masa lalu dan masa depan. Jika kita memfilmkan suatu proses yang tidak dapat diubah dan kemudian memutar film tersebut ke arah yang berlawanan, kita akan melihat di layar sesuatu yang tidak dapat terjadi dalam kenyataan (misalnya, roda gila yang berputar secara inersia meningkatkan kecepatan putarannya, dan bantalannya menjadi dingin). Secara kuantitatif, ireversibilitas dinyatakan dalam peningkatan entropi yang monoton. Pada saat yang sama, atom, elektron, inti atom, dll. yang merupakan bagian dari semua benda. bergerak sesuai dengan hukum mekanika (kuantum, tetapi ini tidak penting di sini), yang sepenuhnya dapat dibalik dalam waktu (dalam teori medan kuantum - dengan refleksi CP secara simultan, lihat bagian pertama). Asimetri dua arah waktu (keberadaan “panah waktu”, seperti yang mereka katakan) dengan simetri persamaan gerak telah lama menarik perhatian para pencipta mekanika statistik. Diskusi mengenai isu ini dimulai pada dekade terakhir abad lalu dan terkadang cukup memanas. Solusi yang kurang lebih memuaskan semua orang adalah hipotesis bahwa asimetri disebabkan oleh kondisi awal gerak dan posisi semua atom dan medan “di masa lalu yang sangat jauh”. Kondisi awal ini harus “acak” dalam arti tertentu.

Seperti yang saya usulkan (pada tahun 1966 dan lebih eksplisit pada tahun 1980), dalam teori kosmologi yang memiliki titik waktu tertentu, kondisi awal acak ini tidak boleh dikaitkan dengan masa lalu yang sangat jauh (t -> - ∞), tetapi pada titik yang dipilih ini (t = 0).

Kemudian secara otomatis pada titik ini entropi memiliki nilai minimum, dan ketika bergerak maju atau mundur dari waktu ke waktu, entropi meningkat. Inilah yang saya sebut “perputaran panah waktu”. Karena ketika panah waktu berputar, semua proses, termasuk proses informasi (termasuk proses kehidupan), berbalik arah, tidak ada paradoks yang muncul. Gagasan di atas tentang pembalikan panah waktu, sejauh yang saya tahu, belum mendapat pengakuan di dunia ilmiah. Tapi bagi saya mereka tampak menarik.

Rotasi panah waktu mengembalikan simetri dua arah waktu yang melekat pada persamaan gerak dalam gambaran kosmologis dunia!

Pada tahun 1966-1967 Saya berasumsi bahwa pada titik balik panah waktu, refleksi CPT terjadi. Asumsi ini adalah salah satu titik awal penelitian saya tentang asimetri baryon. Di sini saya akan menyajikan hipotesis lain (Kirzhnitz, Linde, Guth, Turner dan lain-lain punya andil; saya hanya punya komentar di sini bahwa ada perputaran panah waktu).

Teori modern berasumsi bahwa ruang hampa dapat terjadi di berbagai keadaan: stabil, dengan kepadatan energi sama dengan nol dengan akurasi tinggi; dan tidak stabil, memiliki kepadatan energi positif yang sangat besar (konstanta kosmologis efektif). Keadaan terakhir kadang-kadang disebut "kekosongan palsu".

Salah satu penyelesaian persamaan relativitas umum untuk teori-teori tersebut adalah sebagai berikut. Alam Semesta tertutup, mis. pada setiap momen mewakili “hipersfer” dengan volume terbatas (hipersfer adalah analogi tiga dimensi dari permukaan dua dimensi sebuah bola; hipersfer dapat dibayangkan “tertanam” dalam ruang Euclidean empat dimensi, sama seperti ruang dua dimensi bola dimensi “tertanam” dalam ruang tiga dimensi). Jari-jari hipersfer memiliki nilai minimum yang terbatas pada suatu titik waktu (mari kita nyatakan t = 0) dan bertambah seiring jarak dari titik ini, baik maju maupun mundur dalam waktu. Entropi adalah nol untuk ruang hampa palsu (seperti untuk ruang hampa pada umumnya) dan ketika menjauh dari titik t = 0 maju atau mundur dalam waktu, entropi meningkat karena peluruhan ruang hampa palsu, berubah menjadi keadaan stabil dari ruang hampa sejati. . Jadi, pada titik t = 0 panah waktu berputar (tetapi tidak ada simetri CPT kosmologis, yang memerlukan kompresi tak terhingga pada titik refleksi). Seperti halnya simetri CPT, semua muatan yang kekal di sini juga sama dengan nol (untuk alasan sepele - pada t = 0 terdapat keadaan vakum). Oleh karena itu, dalam hal ini perlu juga diasumsikan terjadinya dinamis dari asimetri baryon yang diamati, akibat pelanggaran invarian CP.

Hipotesis alternatif tentang prasejarah Alam Semesta adalah bahwa sebenarnya tidak ada satu atau dua Alam Semesta (seperti - dalam arti tertentu - dalam hipotesis perputaran panah waktu), tetapi banyak alam semesta yang sangat berbeda satu sama lain. dan muncul dari suatu ruang “primer” (atau partikel penyusunnya; ini mungkin cara yang berbeda untuk mengatakannya). Alam Semesta lain dan ruang primer, jika masuk akal untuk membicarakannya, mungkin, khususnya, memiliki, dibandingkan dengan Alam Semesta "kita", jumlah dimensi spasial dan temporal "makroskopis" yang berbeda - koordinat (di Alam Semesta kita - tiga spasial dan satu dimensi temporal; di Alam Semesta lain, semuanya mungkin berbeda!) Saya meminta Anda untuk tidak memberikan perhatian khusus pada kata sifat “makroskopis” yang diapit tanda petik. Hal ini terkait dengan hipotesis “pemadatan”, yang menyatakan bahwa sebagian besar dimensi dipadatkan, yaitu. tertutup pada dirinya sendiri dalam skala yang sangat kecil.

Struktur “Mega-Alam Semesta”

Diasumsikan bahwa tidak ada hubungan sebab akibat antara alam semesta yang berbeda. Inilah tepatnya yang membenarkan penafsiran mereka sebagai Alam Semesta yang terpisah. Saya menyebut struktur megah ini sebagai “Mega Universe”. Beberapa penulis telah membahas variasi hipotesis tersebut. Secara khusus, hipotesis kelahiran ganda Alam Semesta yang tertutup (kira-kira hipersferis) dipertahankan dalam salah satu karyanya oleh Ya.B. Zeldovich.

Ide Mega Universe sangatlah menarik. Mungkin kebenarannya justru terletak pada arah ini. Bagi saya, dalam beberapa konstruksi ini, ada satu ambiguitas yang bersifat teknis. Dapat diterima untuk berasumsi bahwa kondisi di berbagai wilayah ruang angkasa sangatlah berbeda. Namun hukum alam harus sama dimanapun dan kapanpun. Alam tidak bisa seperti Ratu dalam Alice in Wonderland karya Carroll, yang dengan sewenang-wenang mengubah aturan permainan kroket. Keberadaan bukanlah sebuah permainan. Keraguan saya berkaitan dengan hipotesis yang memungkinkan terputusnya kontinuitas ruang – waktu. Apakah proses seperti itu dapat diterima? Bukankah hal-hal tersebut merupakan pelanggaran terhadap hukum alam pada titik puncaknya, dan bukan “kondisi keberadaan”? Saya ulangi, saya tidak yakin apakah kekhawatiran ini valid; Mungkin, sekali lagi, seperti dalam pertanyaan tentang kekekalan jumlah fermion, saya memulai dari sudut pandang yang terlalu sempit. Selain itu, hipotesis yang menyatakan bahwa kelahiran Alam Semesta terjadi tanpa memutus kontinuitasnya cukup masuk akal.

Asumsi bahwa kelahiran spontan dari banyak alam semesta, dan mungkin alam semesta yang jumlahnya tak terbatas, berbeda parameternya, dan bahwa alam semesta di sekitar kita dibedakan di antara banyak dunia justru berdasarkan kondisi munculnya kehidupan dan kecerdasan, disebut “prinsip antropik. ” (AP). Zeldovich menulis bahwa pertimbangan pertama AP yang diketahuinya dalam konteks Alam Semesta yang mengembang adalah milik Idlis (1958). Dalam konsep Alam Semesta berdaun banyak, prinsip antropik juga dapat berperan, tetapi untuk pilihan antara siklus yang berurutan atau wilayahnya. Kemungkinan ini dibahas dalam karya saya “Beberapa Model Alam Semesta”. Salah satu kesulitan model multi-lembar adalah pembentukan “lubang hitam” dan penggabungannya merusak simetri pada tahap kompresi sehingga tidak jelas apakah kondisi siklus berikutnya cocok untuk pembentukan lubang hitam yang sangat terorganisir. struktur. Di sisi lain, dalam siklus yang cukup panjang terjadi proses peluruhan baryon dan penguapan lubang hitam, yang menyebabkan hilangnya semua ketidakhomogenan kepadatan. Saya berasumsi bahwa aksi gabungan dari kedua mekanisme ini - pembentukan lubang hitam dan penyelarasan ketidakhomogenan - mengarah pada perubahan siklus yang “lebih lancar” dan lebih “terganggu”. Siklus kita seharusnya didahului oleh siklus “halus” di mana tidak ada lubang hitam yang terbentuk. Untuk lebih spesifiknya, kita dapat menganggap Alam Semesta tertutup dengan ruang hampa “palsu” pada titik balik panah waktu. Konstanta kosmologis dalam model ini dapat dianggap sama dengan nol; perubahan dari ekspansi ke kompresi terjadi hanya karena adanya gaya tarik-menarik materi biasa. Durasi siklus meningkat karena peningkatan entropi pada setiap siklus dan melebihi jumlah tertentu (cenderung tak terhingga), sehingga kondisi peluruhan proton dan penguapan “lubang hitam” terpenuhi.

Model multileaf memberikan jawaban terhadap apa yang disebut paradoks bilangan besar (penjelasan lain yang mungkin adalah hipotesis Guth dkk., yang melibatkan tahap "inflasi" yang panjang, lihat Bab 18).

Sebuah planet di pinggiran gugus bintang globular yang jauh. Artis © Don Dixon

Mengapa jumlah total proton dan foton di Alam Semesta yang bervolume terbatas begitu besar, meskipun terbatas? Dan bentuk lain dari pertanyaan ini, berkaitan dengan versi “terbuka”, adalah mengapa jumlah partikel begitu besar di wilayah dunia tak terbatas Lobachevsky, yang volumenya berorde A 3 (A adalah jari-jari kelengkungan )?

Jawaban yang diberikan oleh model multileaf sangat sederhana. Diasumsikan bahwa banyak siklus telah berlalu sejak t = 0; selama setiap siklus, entropi (yaitu, jumlah foton) meningkat dan, karenanya, peningkatan kelebihan baryon dihasilkan di setiap siklus. Perbandingan jumlah baryon dengan jumlah foton dalam setiap siklus adalah konstan, karena ditentukan oleh dinamika tahap awal perluasan Alam Semesta dalam suatu siklus tertentu. Jumlah total siklus sejak t = 0 sedemikian rupa sehingga diperoleh jumlah foton dan baryon yang diamati. Karena jumlahnya bertambah secara eksponensial, untuk jumlah siklus yang dibutuhkan kita bahkan tidak akan mendapatkan nilai sebesar itu.

Produk sampingan dari karya saya tahun 1982 adalah rumus probabilitas penggabungan gravitasi lubang hitam (perkiraan dalam buku Zeldovich dan Novikov digunakan).

Kemungkinan menarik lainnya, atau lebih tepatnya mimpi, dikaitkan dengan model multi-daun. Mungkin pikiran yang sangat terorganisir, yang berkembang selama miliaran miliar tahun selama satu siklus, menemukan cara untuk mengirimkan dalam bentuk kode beberapa bagian paling berharga dari informasi yang dimilikinya kepada ahli warisnya dalam siklus berikutnya, dipisahkan dari siklus ini dalam waktu oleh a periode keadaan super padat?.. Analogi - transmisi informasi genetik oleh makhluk hidup dari generasi ke generasi, "dikompresi" dan dikodekan dalam kromosom inti sel yang dibuahi. Kemungkinan ini, tentu saja, sungguh luar biasa, dan saya tidak berani menuliskannya dalam artikel ilmiah, tetapi di halaman-halaman buku ini saya memberikan kebebasan pada diri saya sendiri. Namun terlepas dari mimpi ini, hipotesis model alam semesta multi-daun menurut saya penting dalam pandangan dunia filosofis.

Pengunjung yang terhormat!

Pekerjaan Anda dinonaktifkan JavaScript. Harap aktifkan skrip di browser Anda dan fungsionalitas penuh situs akan terbuka untuk Anda!

Tahukah Anda bahwa alam semesta yang kita amati mempunyai batas-batas yang cukup pasti? Kita terbiasa mengasosiasikan Alam Semesta dengan sesuatu yang tidak terbatas dan tidak dapat dipahami. Namun, ilmu pengetahuan modern, ketika ditanya tentang “ketidakterbatasan” Alam Semesta, menawarkan jawaban yang sangat berbeda terhadap pertanyaan yang “jelas” tersebut.

Menurut gagasan modern, ukuran Alam Semesta yang dapat diamati kira-kira 45,7 miliar tahun cahaya (atau 14,6 gigaparsec). Tapi apa arti angka-angka ini?

Pertanyaan pertama yang muncul di benak orang biasa adalah bagaimana mungkin alam semesta tidak terbatas? Nampaknya tak terbantahkan bahwa wadah segala sesuatu yang ada di sekitar kita tidak boleh ada batasnya. Jika batasan-batasan ini ada, apa sebenarnya batasan-batasan tersebut?

Katakanlah seorang astronot mencapai batas alam semesta. Apa yang akan dia lihat di depannya? Dinding yang kokoh? Penghalang api? Dan apa yang ada di baliknya – kekosongan? Alam Semesta Lain? Namun apakah kekosongan atau alam semesta lain bisa berarti kita berada di perbatasan alam semesta? Bagaimanapun juga, ini tidak berarti bahwa tidak ada “apa pun” di sana. Kekosongan dan Alam Semesta lainnya juga merupakan “sesuatu”. Namun Alam Semesta adalah sesuatu yang secara mutlak memuat segala sesuatu yang “sesuatu”.

Kita sampai pada suatu kontradiksi mutlak. Ternyata batas alam semesta pasti menyembunyikan sesuatu yang seharusnya tidak ada dari kita. Atau batas Alam Semesta harus memisahkan “segala sesuatu” dari “sesuatu”, tetapi “sesuatu” ini juga harus menjadi bagian dari “segalanya”. Secara umum, benar-benar absurd. Lalu bagaimana para ilmuwan bisa menyatakan batas ukuran, massa, dan bahkan usia Alam Semesta kita? Nilai-nilai ini, walaupun sangat besar, masih terbatas. Apakah sains membantah hal yang sudah jelas? Untuk memahami hal ini, pertama-tama mari kita telusuri bagaimana manusia sampai pada pemahaman modern tentang Alam Semesta.

Memperluas batasan

Sejak dahulu kala, orang-orang tertarik dengan seperti apa dunia di sekitar mereka. Tidak perlu lagi memberikan contoh mengenai tiga pilar dan upaya-upaya lain orang dahulu untuk menjelaskan alam semesta. Biasanya, pada akhirnya semuanya bermuara pada kenyataan bahwa dasar dari segala sesuatu adalah permukaan bumi. Bahkan di zaman kuno dan Abad Pertengahan, ketika para astronom memiliki pengetahuan luas tentang hukum pergerakan planet-planet di sepanjang bola langit yang “tetap”, Bumi tetap menjadi pusat Alam Semesta.

Secara alami, bahkan di Yunani Kuno ada yang percaya bahwa Bumi berputar mengelilingi Matahari. Ada orang-orang yang berbicara tentang banyaknya dunia dan ketidakterbatasan Alam Semesta. Namun pembenaran konstruktif terhadap teori-teori ini baru muncul pada pergantian revolusi ilmiah.

Pada abad ke-16, astronom Polandia Nicolaus Copernicus membuat terobosan besar pertama dalam pengetahuan tentang Alam Semesta. Ia dengan tegas membuktikan bahwa Bumi hanyalah salah satu planet yang mengorbit Matahari. Sistem seperti itu sangat menyederhanakan penjelasan tentang pergerakan planet-planet yang begitu rumit dan rumit di bola langit. Dalam kasus Bumi yang tidak bergerak, para astronom harus mengemukakan berbagai teori cerdas untuk menjelaskan perilaku planet-planet ini. Di sisi lain, jika Bumi dianggap bergerak, maka penjelasan atas pergerakan rumit tersebut muncul secara alami. Dengan demikian, paradigma baru yang disebut “heliosentrisme” mulai berlaku dalam astronomi.

Banyak Matahari

Namun, bahkan setelah itu, para astronom terus membatasi Alam Semesta hanya pada “bidang bintang tetap”. Hingga abad ke-19, mereka belum mampu memperkirakan jarak ke bintang. Selama beberapa abad, para astronom tidak berhasil mendeteksi penyimpangan posisi bintang relatif terhadap pergerakan orbit Bumi (paralaks tahunan). Instrumen pada masa itu tidak memungkinkan pengukuran yang tepat.

Akhirnya, pada tahun 1837, astronom Rusia-Jerman Vasily Struve mengukur paralaks. Hal ini menandai langkah baru dalam memahami skala ruang. Sekarang para ilmuwan dapat dengan aman mengatakan bahwa bintang-bintang tersebut memiliki kemiripan yang jauh dengan Matahari. Dan tokoh termasyhur kita bukan lagi pusat segalanya, melainkan “penghuni” yang setara dari gugus bintang yang tak ada habisnya.

Para astronom semakin memahami skala Alam Semesta, karena jarak ke bintang-bintang ternyata sangat mengerikan. Bahkan ukuran orbit planet-planet pun tampak tidak berarti jika dibandingkan. Selanjutnya penting untuk memahami bagaimana bintang-bintang terkonsentrasi.

Banyak Bima Sakti

Filsuf terkenal Immanuel Kant mengantisipasi dasar-dasar pemahaman modern tentang struktur alam semesta berskala besar pada tahun 1755. Dia berhipotesis bahwa Bima Sakti adalah gugus bintang besar yang berputar. Pada gilirannya, banyak dari nebula yang diamati juga merupakan “bima sakti” yang lebih jauh – galaksi. Meskipun demikian, hingga abad ke-20, para astronom menyatakan bahwa semua nebula adalah sumber pembentukan bintang dan merupakan bagian dari Bima Sakti.

Situasi berubah ketika para astronom belajar mengukur jarak antar galaksi menggunakan . Luminositas absolut bintang jenis ini sangat bergantung pada periode variabilitasnya. Dengan membandingkan luminositas absolutnya dengan luminositas tampak, jarak ke mereka dapat ditentukan dengan akurasi tinggi. Metode ini dikembangkan pada awal abad ke-20 oleh Einar Hertzschrung dan Harlow Scelpi. Berkat dia, astronom Soviet Ernst Epic pada tahun 1922 menentukan jarak ke Andromeda, yang ternyata besarnya lebih besar dari ukuran Bima Sakti.

Edwin Hubble melanjutkan inisiatif Epic. Dengan mengukur kecerahan Cepheid di galaksi lain, ia mengukur jaraknya dan membandingkannya dengan pergeseran merah pada spektrumnya. Maka pada tahun 1929 ia mengembangkan hukumnya yang terkenal. Karyanya secara definitif membantah anggapan umum bahwa Bima Sakti adalah ujung alam semesta. Sekarang, galaksi ini adalah salah satu dari banyak galaksi yang pernah dianggap sebagai bagian darinya. Hipotesis Kant terkonfirmasi hampir dua abad setelah perkembangannya.

Selanjutnya, hubungan yang ditemukan oleh Hubble antara jarak sebuah galaksi dari seorang pengamat relatif terhadap kecepatan jaraknya darinya, memungkinkan untuk menggambar gambaran lengkap tentang struktur skala besar Alam Semesta. Ternyata galaksi hanyalah sebagian kecil saja. Mereka terhubung ke dalam cluster, cluster menjadi supercluster. Pada gilirannya, superkluster membentuk struktur terbesar yang diketahui di alam semesta—benang dan dinding. Struktur-struktur ini, berdekatan dengan supervoid raksasa (), merupakan struktur berskala besar dari Alam Semesta yang diketahui saat ini.

Tampak tak terhingga

Berdasarkan uraian di atas, hanya dalam beberapa abad, ilmu pengetahuan secara bertahap beralih dari geosentrisme ke pemahaman modern tentang Alam Semesta. Namun, ini tidak menjawab mengapa kita membatasi Alam Semesta saat ini. Lagi pula, sampai saat ini kita hanya membicarakan skala ruang, dan bukan tentang sifatnya.

Orang pertama yang memutuskan untuk membenarkan ketidakterbatasan alam semesta adalah Isaac Newton. Setelah menemukan hukum gravitasi universal, ia percaya bahwa jika ruang itu terbatas, cepat atau lambat semua benda di dalamnya akan bergabung menjadi satu kesatuan. Di hadapannya, jika ada yang mengungkapkan gagasan tentang ketidakterbatasan Alam Semesta, itu secara eksklusif bersifat filosofis. Tanpa dasar ilmiah apa pun. Contohnya adalah Giordano Bruno. Ngomong-ngomong, seperti Kant, dia berabad-abad lebih maju dari sains. Dia adalah orang pertama yang menyatakan bahwa bintang adalah matahari yang jauh, dan planet juga berputar mengelilinginya.

Tampaknya fakta ketidakterbatasan cukup beralasan dan jelas, namun titik balik ilmu pengetahuan abad ke-20 mengguncang “kebenaran” ini.

Alam Semesta Stasioner

Langkah penting pertama menuju pengembangan model alam semesta modern diambil oleh Albert Einstein. Fisikawan terkenal ini memperkenalkan model Alam Semesta yang diam pada tahun 1917. Model ini didasarkan pada teori relativitas umum yang dikembangkannya setahun sebelumnya. Menurut modelnya, Alam Semesta tidak terbatas dalam waktu dan terbatas dalam ruang. Namun, seperti disebutkan sebelumnya, menurut Newton, Alam Semesta dengan ukuran terbatas pasti runtuh. Untuk melakukan hal ini, Einstein memperkenalkan konstanta kosmologis, yang mengimbangi daya tarik gravitasi benda-benda jauh.

Meski terdengar paradoks, Einstein tidak membatasi keterbatasan alam semesta. Menurutnya, Alam Semesta adalah cangkang hipersfer yang tertutup. Analoginya adalah permukaan bola tiga dimensi biasa, misalnya bola dunia atau bumi. Tidak peduli seberapa jauh seorang musafir melakukan perjalanan melintasi bumi, dia tidak akan pernah mencapai ujungnya. Namun bukan berarti bumi tidak terbatas. Pelancong hanya akan kembali ke tempat ia memulai perjalanannya.

Di permukaan hipersfer

Dengan cara yang sama, seorang pengembara luar angkasa, yang melintasi Alam Semesta Einstein dengan kapal luar angkasa, dapat kembali ke Bumi. Hanya saja kali ini pengembara tidak akan bergerak sepanjang permukaan dua dimensi sebuah bola, tetapi sepanjang permukaan tiga dimensi dari sebuah hipersfer. Artinya, Alam Semesta mempunyai volume yang terbatas, sehingga jumlah bintang dan massanya juga terbatas. Namun, Alam Semesta tidak mempunyai batas dan pusat.

Einstein sampai pada kesimpulan ini dengan menghubungkan ruang, waktu dan gravitasi dalam teorinya yang terkenal. Sebelum dia, konsep-konsep ini dianggap terpisah, itulah sebabnya ruang Semesta murni Euclidean. Einstein membuktikan bahwa gravitasi itu sendiri adalah kelengkungan ruang-waktu. Hal ini secara radikal mengubah gagasan awal tentang sifat alam semesta, berdasarkan mekanika Newton klasik dan geometri Euclidean.

Memperluas Alam Semesta

Bahkan penemu “Alam Semesta baru” sendiri pun tidak asing dengan delusi. Meskipun Einstein membatasi alam semesta di ruang angkasa, ia tetap menganggapnya statis. Menurut modelnya, Alam Semesta dulunya dan tetap abadi, dan ukurannya selalu sama. Pada tahun 1922, fisikawan Soviet Alexander Friedman memperluas model ini secara signifikan. Menurut perhitungannya, alam semesta sama sekali tidak statis. Itu dapat meluas atau menyusut seiring waktu. Patut dicatat bahwa Friedman sampai pada model seperti itu berdasarkan teori relativitas yang sama. Ia berhasil menerapkan teori ini dengan lebih tepat, melewati konstanta kosmologis.

Albert Einstein tidak langsung menerima “amandemen” ini. Model baru ini membantu penemuan Hubble yang disebutkan sebelumnya. Resesi galaksi tidak dapat disangkal membuktikan fakta perluasan alam semesta. Jadi Einstein harus mengakui kesalahannya. Sekarang Alam Semesta memiliki usia tertentu, yang sangat bergantung pada konstanta Hubble, yang menjadi ciri laju ekspansinya.

Perkembangan lebih lanjut dari kosmologi

Ketika para ilmuwan mencoba memecahkan pertanyaan ini, banyak komponen penting alam semesta lainnya ditemukan dan berbagai model alam semesta dikembangkan. Jadi pada tahun 1948, George Gamow memperkenalkan hipotesis “Alam Semesta yang panas”, yang kemudian berubah menjadi teori big bang. Penemuannya pada tahun 1965 membenarkan kecurigaannya. Kini para astronom dapat mengamati cahaya yang datang dari saat alam semesta menjadi transparan.

Materi gelap, yang diprediksi pada tahun 1932 oleh Fritz Zwicky, dikonfirmasi pada tahun 1975. Materi gelap sebenarnya menjelaskan keberadaan galaksi, gugus galaksi, dan struktur Alam Semesta itu sendiri secara keseluruhan. Inilah cara para ilmuwan mengetahui bahwa sebagian besar massa alam semesta sama sekali tidak terlihat.

Akhirnya, pada tahun 1998, ketika mempelajari jarak, ditemukan bahwa Alam Semesta mengembang dengan kecepatan yang semakin cepat. Titik balik terbaru dalam sains ini melahirkan pemahaman modern kita tentang sifat alam semesta. Koefisien kosmologis, yang diperkenalkan oleh Einstein dan dibantah oleh Friedman, kembali mendapat tempatnya dalam model Alam Semesta. Kehadiran koefisien kosmologis (konstanta kosmologis) menjelaskan percepatan ekspansinya. Untuk menjelaskan keberadaan konstanta kosmologis, konsep medan hipotetis yang mengandung sebagian besar massa Alam Semesta diperkenalkan.

Pemahaman modern tentang ukuran Alam Semesta yang dapat diamati

Model Alam Semesta modern juga disebut model ΛCDM. Huruf "Λ" berarti adanya konstanta kosmologis, yang menjelaskan percepatan perluasan Alam Semesta. "CDM" artinya Alam Semesta dipenuhi materi gelap yang dingin. Studi terbaru menunjukkan bahwa konstanta Hubble adalah sekitar 71 (km/s)/Mpc, yang setara dengan usia Alam Semesta 13,75 miliar tahun. Dengan mengetahui usia Alam Semesta, kita dapat memperkirakan luas wilayah yang dapat diamati.

Menurut teori relativitas, informasi tentang suatu benda tidak dapat sampai ke pengamat dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya (299.792.458 m/s). Ternyata pengamat tidak hanya melihat suatu objek, melainkan masa lalunya. Semakin jauh suatu objek darinya, semakin jauh ia terlihat di masa lalu. Misalnya, ketika kita melihat Bulan, kita melihat keadaannya lebih dari satu detik yang lalu, Matahari - lebih dari delapan menit yang lalu, bintang-bintang terdekat - tahun, galaksi - jutaan tahun yang lalu, dll. Dalam model stasioner Einstein, Alam Semesta tidak memiliki batasan usia, yang berarti wilayah pengamatannya juga tidak dibatasi oleh apapun. Pengamat, dengan dipersenjatai dengan instrumen astronomi yang semakin canggih, akan mengamati objek-objek yang semakin jauh dan kuno.

Kita mempunyai gambaran yang berbeda dengan model alam semesta modern. Menurutnya, Alam Semesta mempunyai umur, dan karenanya mempunyai batas pengamatan. Artinya, sejak lahirnya Alam Semesta, tidak ada foton yang mampu menempuh jarak lebih dari 13,75 miliar tahun cahaya. Ternyata kita dapat mengatakan bahwa Alam Semesta teramati terbatas dari pengamat pada wilayah bola dengan radius 13,75 miliar tahun cahaya. Namun, hal ini tidak sepenuhnya benar. Kita tidak boleh melupakan perluasan ruang Semesta. Pada saat foton mencapai pengamat, objek yang memancarkannya sudah berada pada jarak 45,7 miliar tahun cahaya dari kita. bertahun-tahun. Ukuran ini adalah cakrawala partikel, dan merupakan batas Alam Semesta yang dapat diamati.

Di atas cakrawala

Jadi, ukuran Alam Semesta teramati terbagi menjadi dua jenis. Ukuran semunya, disebut juga radius Hubble (13,75 miliar tahun cahaya). Dan ukuran sebenarnya disebut cakrawala partikel (45,7 miliar tahun cahaya). Yang penting kedua cakrawala ini sama sekali tidak mencirikan ukuran Alam Semesta yang sebenarnya. Pertama, mereka bergantung pada posisi pengamat di ruang angkasa. Kedua, mereka berubah seiring waktu. Dalam kasus model ΛCDM, cakrawala partikel mengembang dengan kecepatan lebih besar daripada cakrawala Hubble. Ilmu pengetahuan modern tidak menjawab pertanyaan apakah tren ini akan berubah di masa depan. Namun jika kita berasumsi bahwa Alam Semesta terus mengembang dengan percepatan, maka semua objek yang kita lihat sekarang cepat atau lambat akan hilang dari “bidang penglihatan” kita.

Saat ini, cahaya terjauh yang diamati oleh para astronom adalah radiasi latar gelombang mikro kosmik. Mengintip ke dalamnya, para ilmuwan melihat Alam Semesta seperti keadaannya 380 ribu tahun setelah Big Bang. Pada saat ini, alam semesta cukup dingin sehingga mampu memancarkan foton bebas, yang saat ini dapat dideteksi dengan bantuan teleskop radio. Pada saat itu, tidak ada bintang atau galaksi di Alam Semesta, yang ada hanya awan hidrogen, helium, dan sejumlah kecil unsur lainnya yang terus menerus. Dari ketidakteraturan yang diamati pada awan ini, selanjutnya akan terbentuk gugus galaksi. Ternyata objek-objek yang akan terbentuk dari ketidakhomogenan radiasi latar gelombang mikro kosmik terletak paling dekat dengan cakrawala partikel.

Batasan Sejati

Apakah Alam Semesta mempunyai batas-batas yang nyata dan tidak dapat diobservasi masih merupakan spekulasi ilmiah semu. Dengan satu atau lain cara, semua orang sepakat tentang ketidakterbatasan Alam Semesta, tetapi menafsirkan ketidakterbatasan ini dengan cara yang sangat berbeda. Beberapa orang menganggap Alam Semesta bersifat multidimensi, di mana Alam Semesta tiga dimensi “lokal” kita hanyalah salah satu lapisannya. Yang lain mengatakan bahwa Alam Semesta adalah fraktal - yang berarti bahwa Alam Semesta lokal kita mungkin merupakan partikel dari alam semesta lain. Kita tidak boleh melupakan berbagai model Multiverse dengan alam semesta yang tertutup, terbuka, paralel, dan lubang cacing. Dan ada banyak sekali versi berbeda, yang jumlahnya hanya dibatasi oleh imajinasi manusia.

Namun jika kita mengaktifkan realisme dingin atau mundur dari semua hipotesis ini, maka kita dapat berasumsi bahwa Alam Semesta kita adalah wadah homogen tak terbatas yang berisi semua bintang dan galaksi. Terlebih lagi, pada titik mana pun yang sangat jauh, meski miliaran gigaparsec dari kita, semua kondisinya akan sama persis. Pada titik ini, cakrawala partikel dan bola Hubble akan sama persis, dengan radiasi peninggalan yang sama di tepinya. Akan ada bintang dan galaksi yang sama disekitarnya. Menariknya, hal ini tidak bertentangan dengan perluasan alam semesta. Lagi pula, bukan hanya alam semesta yang mengembang, tapi ruangnya sendiri. Fakta bahwa pada saat Big Bang, Alam Semesta muncul dari satu titik hanya berarti bahwa dimensi-dimensi yang dulunya sangat kecil (hampir nol) kini telah berubah menjadi dimensi yang sangat besar. Di masa depan, kita akan menggunakan hipotesis ini untuk memahami dengan jelas skala Alam Semesta yang dapat diamati.

Representasi visual

Berbagai sumber menyediakan berbagai macam model visual yang memungkinkan manusia memahami skala Alam Semesta. Namun, tidaklah cukup bagi kita untuk menyadari betapa besarnya kosmos. Penting untuk membayangkan bagaimana konsep seperti cakrawala Hubble dan cakrawala partikel benar-benar terwujud. Untuk melakukan ini, mari kita bayangkan model kita langkah demi langkah.

Mari kita lupakan bahwa ilmu pengetahuan modern tidak mengetahui tentang wilayah “asing” di Alam Semesta. Dengan membuang versi multiverse, alam semesta fraktal, dan “varietas” lainnya, mari kita bayangkan bahwa alam semesta tidak terbatas. Seperti disebutkan sebelumnya, hal ini tidak bertentangan dengan perluasan ruangnya. Tentu saja, mari kita pertimbangkan bahwa bola Hubble dan bola partikelnya masing-masing berukuran 13,75 dan 45,7 miliar tahun cahaya.

Skala Alam Semesta

Tekan tombol MULAI dan temukan dunia baru yang belum dikenal!
Pertama, mari kita coba memahami seberapa besar skala Universal. Jika Anda pernah berkeliling planet kita, Anda bisa membayangkan betapa besarnya bumi bagi kita. Sekarang bayangkan planet kita sebagai sebutir soba yang bergerak dalam orbit mengelilingi semangka-Matahari seukuran setengah lapangan sepak bola. Dalam hal ini, orbit Neptunus akan sesuai dengan ukuran kota kecil, luasnya akan sama dengan Bulan, dan luas batas pengaruh Matahari akan sama dengan Mars. Ternyata Tata Surya kita jauh lebih besar dari Bumi seperti halnya Mars yang lebih besar dari gandum! Tapi ini baru permulaan.

Sekarang bayangkan soba ini akan menjadi sistem kita, yang ukurannya kira-kira sama dengan satu parsec. Maka Bima Sakti akan seukuran dua stadion sepak bola. Namun, ini tidak cukup bagi kami. Bima Sakti juga harus diperkecil hingga berukuran sentimeter. Ini akan menyerupai busa kopi yang dibungkus pusaran air di tengah ruang antargalaksi berwarna hitam kopi. Dua puluh sentimeter darinya ada “remah” spiral yang sama - Nebula Andromeda. Di sekelilingnya akan terdapat segerombolan galaksi kecil dari Cluster Lokal kita. Ukuran nyata Alam Semesta kita adalah 9,2 kilometer. Kita telah sampai pada pemahaman tentang dimensi Universal.

Di dalam gelembung universal

Namun, memahami skala itu sendiri saja tidak cukup. Penting untuk mewujudkan Semesta dalam dinamika. Mari kita bayangkan diri kita sebagai raksasa yang Bima Saktinya berdiameter satu sentimeter. Seperti disebutkan tadi, kita akan menemukan diri kita berada di dalam sebuah bola dengan radius 4,57 dan diameter 9,24 kilometer. Bayangkan kita bisa melayang di dalam bola ini, melakukan perjalanan, menempuh seluruh megaparsec dalam satu detik. Apa yang akan kita lihat jika Alam Semesta kita tidak terbatas?

Tentu saja, segala jenis galaksi yang tak terhitung jumlahnya akan muncul di hadapan kita. Elips, spiral, tidak beraturan. Beberapa area akan penuh dengan mereka, yang lain akan kosong. Ciri utamanya adalah secara visual mereka semua tidak bergerak sementara kita tidak bergerak. Namun begitu kita mengambil langkah, galaksi-galaksi itu sendiri akan mulai bergerak. Misalnya, jika kita dapat melihat Tata Surya mikroskopis di Bima Sakti yang panjangnya satu sentimeter, kita akan dapat mengamati perkembangannya. Bergerak sejauh 600 meter dari galaksi kita, kita akan melihat protobintang Matahari dan piringan protoplanet pada saat pembentukannya. Mendekatinya kita akan melihat bagaimana bumi muncul, kehidupan muncul dan manusia muncul. Dengan cara yang sama, kita akan melihat bagaimana galaksi berubah dan bergerak saat kita menjauh atau mendekatinya.

Akibatnya, semakin jauh galaksi yang kita lihat, semakin tua pula galaksi tersebut bagi kita. Jadi galaksi terjauh akan terletak lebih dari 1.300 meter dari kita, dan pada jarak 1.380 meter kita sudah akan melihat radiasi peninggalan. Benar, jarak ini hanya khayalan bagi kita. Namun, saat kita semakin dekat dengan radiasi latar gelombang mikro kosmik, kita akan melihat gambaran yang menarik. Secara alami, kita akan mengamati bagaimana galaksi terbentuk dan berkembang dari awan awal hidrogen. Ketika kita mencapai salah satu galaksi yang terbentuk ini, kita akan memahami bahwa kita tidak menempuh jarak sama sekali bukan 1,375 kilometer, tetapi seluruhnya 4,57 kilometer.

Memperkecil

Hasilnya, ukuran kita akan semakin bertambah. Sekarang kita dapat menempatkan seluruh rongga dan dinding dalam kepalan tangan. Jadi kita akan menemukan diri kita berada dalam gelembung yang agak kecil yang tidak mungkin kita keluarkan. Jarak ke objek di tepi gelembung tidak hanya akan bertambah seiring jaraknya semakin dekat, namun tepinya sendiri akan bergeser tanpa batas. Inilah inti dari ukuran Alam Semesta yang dapat diamati.

Tidak peduli seberapa besar alam semesta, bagi pengamat alam semesta akan selalu berupa gelembung terbatas. Pengamat akan selalu berada di pusat gelembung ini, bahkan dialah pusatnya. Saat mencoba mencapai suatu benda di tepi gelembung, pengamat akan menggeser pusatnya. Saat Anda mendekati suatu benda, benda tersebut akan bergerak semakin jauh dari tepi gelembung dan pada saat yang sama berubah. Misalnya, dari awan hidrogen yang tidak berbentuk, ia akan berubah menjadi galaksi utuh atau, lebih jauh lagi, gugus galaksi. Selain itu, jalur menuju objek ini akan bertambah seiring Anda mendekatinya, karena ruang di sekitarnya akan berubah. Setelah mencapai objek tersebut, kita hanya akan memindahkannya dari tepi gelembung ke tengahnya. Di ujung alam semesta, radiasi peninggalan masih akan berkedip-kedip.

Jika kita berasumsi bahwa Alam Semesta akan terus mengembang dengan kecepatan yang dipercepat, kemudian berada di tengah-tengah gelembung dan memajukan waktu sebanyak miliaran, triliunan, dan bahkan urutan tahun yang lebih tinggi, kita akan melihat gambaran yang lebih menarik. Meskipun ukuran gelembung kita juga akan bertambah, komponen-komponennya yang berubah akan menjauh dari kita lebih cepat lagi, meninggalkan tepi gelembung ini, hingga setiap partikel Alam Semesta mengembara secara terpisah dalam gelembungnya yang sepi tanpa adanya kesempatan untuk berinteraksi dengan partikel lain.

Jadi, ilmu pengetahuan modern tidak memiliki informasi tentang ukuran sebenarnya Alam Semesta dan apakah ia mempunyai batas. Namun kita mengetahui dengan pasti bahwa Alam Semesta teramati mempunyai batas nyata dan kasat mata, masing-masing disebut radius Hubble (13,75 miliar tahun cahaya) dan radius partikel (45,7 miliar tahun cahaya). Batas-batas ini bergantung sepenuhnya pada posisi pengamat dalam ruang dan meluas seiring berjalannya waktu. Jika jari-jari Hubble mengembang dengan kecepatan cahaya, maka perluasan cakrawala partikel akan semakin cepat. Pertanyaan apakah percepatan cakrawala partikel akan berlanjut lebih jauh dan apakah akan digantikan oleh kompresi masih terbuka.

8.2. Perkembangan gagasan tentang Alam Semesta. Model Alam Semesta

Secara historis, gagasan tentang Alam Semesta selalu berkembang dalam kerangka model mental Alam Semesta, dimulai dari mitos-mitos kuno. Dalam mitologi hampir semua negara, tempat penting ditempati oleh mitos tentang Alam Semesta - asal usulnya, esensi, struktur, hubungan, dan kemungkinan penyebab akhir zaman.

Dalam sebagian besar mitos kuno, dunia (Alam Semesta) tidak abadi, ia diciptakan oleh kekuatan yang lebih tinggi dari suatu prinsip dasar (zat), biasanya dari air atau dari kekacauan. Waktu dalam gagasan kosmogonik kuno paling sering bersifat siklus, yaitu. peristiwa kelahiran, keberadaan dan kematian Alam Semesta saling mengikuti satu sama lain dalam lingkaran, seperti semua benda di alam. Alam semesta adalah satu kesatuan, semua elemennya saling berhubungan, kedalaman hubungan ini bervariasi hingga kemungkinan transformasi timbal balik, peristiwa mengikuti satu sama lain, saling menggantikan (musim dingin dan musim panas, siang dan malam). Tatanan dunia ini bertentangan dengan kekacauan. Ruang dunia ini terbatas. Kekuatan yang lebih tinggi (terkadang dewa) bertindak sebagai pencipta Alam Semesta atau sebagai penjaga tatanan dunia. Struktur Alam Semesta dalam mitos mengasumsikan berlapis-lapis: bersama dengan dunia (tengah) yang terungkap, ada dunia atas dan bawah, poros Alam Semesta (seringkali dalam bentuk Pohon atau Gunung Dunia), pusat alam semesta. dunia - tempat yang diberkahi dengan sifat suci khusus, ada hubungan antara masing-masing lapisan dunia. Eksistensi dunia dipahami secara regresif - dari “zaman keemasan” hingga kemunduran dan kematian. Manusia dalam mitos kuno dapat dianalogikan dengan keseluruhan Kosmos (seluruh dunia tercipta dari makhluk raksasa mirip manusia raksasa), yang memperkuat hubungan antara manusia dan Alam Semesta. Dalam model kuno, manusia tidak pernah menjadi pusat perhatian.

Pada abad VI-V. SM. Model filosofis alam pertama dari Alam Semesta diciptakan, paling berkembang di Yunani Kuno. Konsep utama dalam model ini adalah Kosmos sebagai satu kesatuan, indah dan taat hukum. Pertanyaan tentang bagaimana dunia terbentuk dilengkapi dengan pertanyaan tentang dunia terbuat dari apa dan bagaimana dunia berubah. Jawaban-jawabannya tidak lagi dirumuskan secara kiasan, melainkan dalam bahasa filosofis yang abstrak. Waktu dalam model sering kali masih bersifat siklus, namun ruangnya terbatas. Zat bertindak sebagai elemen individu (air, udara, api - di sekolah Milesian dan di Heraclitus), campuran elemen, dan Kosmos tunggal, tak terpisahkan, tidak bergerak (di antara Eleatics), bilangan ontologis (di antara Pythagoras), tak terpisahkan unit struktural - atom yang menjamin kesatuan dunia - di Democritus. Ini adalah model Alam Semesta Democritus yang tak terbatas di ruang angkasa. Para filsuf alam menentukan status benda-benda kosmik - bintang dan planet, perbedaan di antara keduanya, peran dan posisi relatifnya di Alam Semesta. Di sebagian besar model, gerakan memainkan peran penting. Kosmos dibangun menurut satu hukum - Logos, dan manusia juga tunduk pada hukum yang sama - mikrokosmos, salinan kecil dari Kosmos.

Perkembangan pandangan Pythagoras, yang membuat geometri Kosmos dan untuk pertama kalinya dengan jelas menampilkannya dalam bentuk bola yang berputar mengelilingi api pusat dan dikelilingi olehnya, diwujudkan dalam dialog-dialog Plato selanjutnya. Selama berabad-abad, model Aristoteles, yang diproses secara matematis oleh Ptolemy, dianggap sebagai puncak logis dari pandangan zaman kuno tentang Kosmos. Dalam bentuk yang agak disederhanakan, model ini, yang didukung oleh otoritas gereja, bertahan sekitar 2 ribu tahun. Menurut Aristoteles, Alam Semesta: o adalah keseluruhan yang mencakup keseluruhan, terdiri dari totalitas semua benda yang dirasakan; o satu-satunya;

o terbatas secara spasial, terbatas pada bola langit ekstrem,

di belakangnya “tidak ada kekosongan atau ruang”; o abadi, tanpa awal dan tanpa akhir dalam waktu. Pada saat yang sama, Bumi tidak bergerak dan terletak di pusat Alam Semesta, bumi dan langit (supralunar) benar-benar berlawanan dalam komposisi fisik dan kimia serta sifat geraknya.

Pada abad ke-18 hingga ke-19, pada masa Renaisans, model filosofis alam Semesta muncul kembali. Mereka dicirikan, di satu sisi, oleh kembalinya pandangan filosofis dan luas zaman kuno, dan di sisi lain, oleh logika dan matematika ketat yang diwarisi dari Abad Pertengahan. Sebagai hasil penelitian teoretis, Nikolai Kuzansky, N. Copernicus, G. Bruno mengusulkan model Alam Semesta dengan ruang tak terbatas, waktu linier yang tidak dapat diubah, tata surya heliosentris, dan banyak dunia serupa. G. Galileo, melanjutkan tradisi ini, menyelidiki hukum gerak - sifat inersia dan merupakan orang pertama yang secara sadar menggunakan model mental (konstruksi yang kemudian menjadi dasar fisika teoretis), sebuah bahasa matematika, yang ia anggap sebagai bahasa universal. Alam Semesta, kombinasi metode empiris dan hipotesis teoretis yang harus dikonfirmasi atau disangkal oleh pengalaman, dan, terakhir, pengamatan astronomi menggunakan teleskop, yang secara signifikan memperluas kemampuan sains.

G. Galileo, R. Descartes, I. Kepler meletakkan dasar gagasan fisika dan kosmogonik modern tentang dunia, baik atas dasar mereka maupun atas dasar hukum mekanika yang ditemukan oleh Newton pada akhir abad ke-17. Model kosmologi ilmiah pertama tentang Alam Semesta muncul, disebut model Newton klasik. Menurut model ini, Alam Semesta: O bersifat statis (stasioner), yaitu. rata-rata konstan dari waktu ke waktu; O homogen - semua poinnya sama; O bersifat isotropik - semua arah sama; o bersifat abadi dan tidak terbatas secara spasial, serta ruang dan waktu bersifat mutlak - keduanya tidak bergantung satu sama lain dan pada massa yang bergerak; O memiliki kepadatan materi bukan nol; O memiliki struktur yang dapat dimengerti sepenuhnya dalam bahasa sistem pengetahuan fisika yang ada, yang berarti ekstrapolabilitas tak terbatas dari hukum mekanika, hukum gravitasi universal, yang merupakan hukum dasar pergerakan semua benda kosmik.

Selain itu, prinsip aksi jangka panjang juga berlaku di Alam Semesta, yaitu. propagasi sinyal instan; Kesatuan Alam Semesta dijamin oleh satu struktur - struktur atom materi.

Dasar empiris model ini adalah semua data yang diperoleh dari pengamatan astronomi; peralatan matematika modern digunakan untuk memprosesnya. Konstruksi ini didasarkan pada determinisme dan materialisme filsafat rasionalistik New Age. Terlepas dari kontradiksi yang muncul (paradoks fotometrik dan gravitasi - konsekuensi ekstrapolasi model hingga tak terhingga), daya tarik ideologis dan konsistensi logis, serta potensi heuristik, menjadikan model Newton satu-satunya yang dapat diterima oleh para kosmolog hingga abad ke-20.

Kebutuhan untuk merevisi pandangan tentang Alam Semesta dipicu oleh berbagai penemuan yang dilakukan pada abad ke-19 dan ke-20: adanya tekanan ringan, kemampuan atom untuk terbagi, cacat massa, model struktur atom, non-planar. geometri Riemann dan Lobachevsky, tetapi hanya dengan munculnya teori relativitas barulah teori relativistik kuantum baru menjadi model alam semesta.

Dari persamaan teori relativitas khusus (STR, 1905) dan umum (GTR, 1916) A. Einstein, ruang dan waktu saling berhubungan menjadi satu metrik dan bergantung pada materi yang bergerak: dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, ruang dikompresi, waktu diregangkan, dan massa padat dan kuat ruang-waktu melengkung, sehingga model Alam Semesta menjadi geometris. Bahkan ada upaya untuk membayangkan seluruh Alam Semesta sebagai ruang-waktu yang melengkung, yang simpul dan cacatnya ditafsirkan sebagai massa.

Einstein, memecahkan persamaan Alam Semesta, memperoleh model yang terbatas dalam ruang dan diam. Namun untuk mempertahankan stasioneritas, ia perlu memasukkan istilah lambda tambahan ke dalam solusinya, yang secara empiris tidak didukung oleh apa pun, dan aksinya setara dengan medan yang melawan gravitasi pada jarak kosmologis. Namun pada tahun 1922-1924. A A. Friedman mengusulkan solusi berbeda terhadap persamaan ini, yang darinya dimungkinkan untuk memperoleh tiga model Alam Semesta yang berbeda bergantung pada kepadatan materi, tetapi ketiga model tersebut tidak stasioner (berevolusi) - model dengan ekspansi diikuti kompresi, dan model berosilasi dan model dengan ekspansi tak terbatas. Pada saat itu, penolakan terhadap stasioneritas Alam Semesta merupakan langkah yang benar-benar revolusioner dan diterima dengan susah payah oleh para ilmuwan, karena hal tersebut tampaknya bertentangan dengan semua pandangan ilmiah dan filosofis yang sudah mapan tentang alam, sehingga pasti mengarah pada kreasionisme.

Konfirmasi eksperimental pertama tentang nonstasioneritas Alam Semesta diperoleh pada tahun 1929 - Hubble menemukan pergeseran merah dalam spektrum galaksi jauh, yang menurut efek Doppler, mengindikasikan perluasan Alam Semesta (tidak semua kosmolog sependapat dengan penafsiran ini. waktu). Pada tahun 1932-1933 Ahli teori Belgia J. Lemaigre mengusulkan model Alam Semesta dengan “awal yang panas”, yang disebut “Big Bang”. Namun kembali pada tahun 1940an dan 1950an. Model alternatif diusulkan (dengan lahirnya partikel dari medan c, dari ruang hampa), yang menjaga sifat stasioner Alam Semesta.

Pada tahun 1964, ilmuwan Amerika - ahli astrofisika A. Penzias dan astronom radio K. Wilson menemukan radiasi relik isotropik homogen, yang dengan jelas menunjukkan "awal panas" Alam Semesta. Model ini menjadi dominan dan diterima oleh sebagian besar kosmolog. Namun, titik “permulaan” ini, titik singularitas, menimbulkan banyak masalah dan perselisihan baik mengenai mekanisme “Big Bang” maupun karena perilaku sistem (Alam Semesta) di dekatnya tidak dapat dijelaskan dalam kerangka “Big Bang”. kerangka teori ilmiah yang diketahui (suhu dan kepadatan yang sangat tinggi harus dikombinasikan dengan ukuran yang sangat kecil). Pada abad ke-20 Banyak model Alam Semesta yang telah dikemukakan - mulai dari model yang menolak teori relativitas sebagai landasan, hingga model yang mengubah beberapa faktor dalam model dasar, misalnya “struktur seluler Alam Semesta” atau teori string. Jadi, untuk menghilangkan kontradiksi yang terkait dengan singularitas, pada tahun 1980-1982. Astronom Amerika P. Steinhart dan ahli astrofisika Soviet A. Linde mengusulkan modifikasi model Alam Semesta yang mengembang - model dengan fase inflasi (“model “Alam Semesta yang menggembung”), di mana saat-saat pertama setelah “Big Bang” menerima interpretasi baru . Model ini kemudian terus disempurnakan; model ini menghilangkan sejumlah masalah dan kontradiksi signifikan dalam kosmologi. Penelitian berlanjut hingga saat ini: hipotesis yang diajukan oleh sekelompok ilmuwan Jepang tentang asal usul medan magnet primer sangat sesuai dengan model yang dijelaskan di atas dan memungkinkan kita berharap memperoleh pengetahuan baru tentang tahap awal keberadaan Alam Semesta.

Sebagai objek kajian, Alam Semesta terlalu kompleks untuk dipelajari secara deduktif; metode ekstrapolasi dan pemodelan memberikan peluang untuk maju dalam pengetahuannya. Namun, metode ini memerlukan kepatuhan yang ketat terhadap semua prosedur (mulai dari perumusan masalah, pemilihan parameter, tingkat kemiripan antara model dan aslinya, hingga interpretasi hasil yang diperoleh), dan bahkan jika semua persyaratan idealnya terpenuhi, hasil penelitian akan tetap sama. pada dasarnya bersifat probabilistik.

Matematisasi pengetahuan, yang secara signifikan meningkatkan kemampuan heuristik dari banyak metode, merupakan tren umum dalam sains di abad ke-20. Kosmologi tidak terkecuali: sejenis pemodelan mental muncul - pemodelan matematika, metode hipotesis matematika. Esensinya adalah persamaan diselesaikan terlebih dahulu, dan kemudian interpretasi fisik dari solusi yang diperoleh dicari. Prosedur ini, yang tidak biasa bagi ilmu pengetahuan di masa lalu, memiliki potensi heuristik yang sangat besar. Metode inilah yang mendorong Friedman menciptakan model alam semesta yang mengembang; dengan cara inilah positron ditemukan dan banyak penemuan penting lainnya dilakukan dalam sains pada akhir abad ke-20.

Model komputer, termasuk yang digunakan untuk memodelkan Alam Semesta, lahir dari perkembangan teknologi komputer. Berdasarkan hal tersebut, model Alam Semesta dengan fase inflasi telah diperbaiki; pada awal abad ke-21. sejumlah besar informasi yang diterima dari pesawat luar angkasa diproses, dan model perkembangan Alam Semesta dibuat, dengan mempertimbangkan “materi gelap” dan “energi gelap”.

Seiring berjalannya waktu, penafsiran banyak konsep dasar telah berubah.

Kekosongan fisik tidak lagi dipahami sebagai kekosongan, bukan sebagai eter, tetapi sebagai keadaan kompleks dengan kandungan materi dan energi potensial (virtual). Pada saat yang sama, ditemukan bahwa benda-benda dan medan kosmik yang dikenal ilmu pengetahuan modern hanya memiliki persentase yang tidak signifikan dari massa alam semesta, dan sebagian besar massa tersebut terkandung dalam “materi gelap” dan “energi gelap” yang secara tidak langsung mengungkapkan diri. Penelitian dalam beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa sebagian besar energi ini bekerja pada perluasan, peregangan, dan robeknya Alam Semesta, yang dapat menyebabkan percepatan perluasan yang dapat dideteksi. Dalam hal ini, skenario kemungkinan masa depan Alam Semesta memerlukan revisi. Kategori waktu adalah salah satu kategori yang paling banyak dibahas dalam kosmologi. Kebanyakan peneliti melekatkan sifat obyektif pada waktu, namun menurut tradisi Agustinus dan I. Kant, waktu dan ruang adalah bentuk perenungan kita, yaitu. mereka ditafsirkan secara subyektif. Waktu dianggap sebagai parameter yang tidak bergantung pada faktor apa pun (konsep substansial yang berasal dari Democritus dan mendasari model alam semesta Newton klasik), atau sebagai parameter yang terkait dengan pergerakan materi (konsep relasional yang berasal dari Aristoteles dan menjadi dasar model kuantum-relativistik Alam Semesta). Yang paling umum adalah konsep dinamis, yang mewakili waktu sebagai bergerak (mereka berbicara tentang berlalunya waktu), tetapi konsep sebaliknya juga dikemukakan - statis. Waktu dalam berbagai model tampak seperti siklus, atau terbatas, atau tak terbatas dan linier. Esensi waktu paling sering dikaitkan dengan kausalitas. Masalah-masalah seperti alasan untuk mengidentifikasi momen waktu sekarang, arahnya, anisotropi, ireversibilitas, universalitas waktu dibahas, yaitu. Apakah waktu ada di semua keadaan alam semesta dan selalu satu dimensi atau dapatkah ia berdimensi berbeda dan bahkan tidak ada dalam kondisi tertentu (misalnya pada titik singularitas). Pertanyaan yang paling sedikit berkembang adalah tentang kekhasan waktu dalam sistem yang kompleks: biologis, mental, sosial.

Saat membuat model Alam Semesta, beberapa konstanta memainkan peran penting - konstanta gravitasi, konstanta Planck, kecepatan cahaya, kepadatan rata-rata materi, jumlah dimensi ruang-waktu. Dengan mempelajari konstanta-konstanta ini, beberapa kosmolog sampai pada kesimpulan bahwa dengan nilai-nilai lain dari konstanta-konstanta ini, bentuk-bentuk materi yang kompleks tidak akan ada di Alam Semesta, apalagi kehidupan, dan terutama kecerdasan.

DAFTAR BIBLIOGRAFI

Evsyukov V.V. Mitos tentang Alam Semesta. Novosibirsk, 1988.

Latypov N.N., Beilin V.A., Vereshkov G.M. Vakum, partikel elementer dan Alam Semesta. M., 2001.

Linde A.D. Fisika partikel dan kosmologi inflasi. M., 1990.

Nadtochaev A.S. Filsafat dan ilmu pengetahuan pada zaman dahulu. M., 1990.

Novikov I.D. Evolusi Alam Semesta. M., 1990.

Pavlenko A.N. Kosmologi Eropa: landasan pergantian epistemologis. M., 1997.

Hawking S. Dari big bang hingga lubang hitam. M., 1990.

Berbagai skenario kosmologis telah diajukan untuk menggambarkan masa depan Alam Semesta. Semua hipotesis ini dapat dibagi menjadi dua kelompok: model alam semesta “tertutup” dan model alam semesta “terbuka”. Jika kelengkungan ruang bernilai negatif atau sama dengan nol, maka ditentukan model Alam Semesta terbuka; jika kelengkungan ruang bernilai positif, maka ditentukan model Alam Semesta “tertutup” atau “tertutup”.

Model “tertutup” mengasumsikan bahwa Alam Semesta bersifat terbatas dan tidak terbatas, yaitu. bergerak di sepanjang itu, Anda tidak dapat mencapai perbatasan. Akan tetapi, cahaya yang dilepaskan oleh pengamat dari suatu sumber akan kembali kepadanya dari arah yang berlawanan. Hipotesis alam semesta tertutup mengasumsikan bahwa dunia melewati banyak siklus evolusi. Setiap siklus pertama-tama mewakili perluasan dan kemudian kontraksi Alam Semesta dan berlangsung sekitar 100 miliar tahun. Selama transisi ke siklus baru, karakteristik dasar Alam Semesta yang terkait dengan konstanta fisik dasar berubah. Adapun keadaan Alam Semesta saat ini, dalam kerangka hipotesis ini diasumsikan bahwa setelah sekitar 30 miliar tahun ia akan mulai menyusut, dan setelah 50 miliar tahun berikutnya ia akan kembali ke keadaan tunggalnya, yang kemudian akan menjadi “ lahir lagi.

Model "terbuka" memandang Alam Semesta sebagai sesuatu yang tak terbatas. Dalam model alam semesta terbuka, diasumsikan bahwa dalam 10-14 tahun bintang-bintang akan mendingin, karena semua bahan untuk reaksi termonuklir akan hilang. Dalam 10-15 tahun, bintang-bintang akan mulai meninggalkan galaksinya, dan planet-planet akan melepaskan diri dari bintang-bintang dan terbang ke luar angkasa. Dalam kurun waktu kurang lebih 10 17 tahun, semua bintang pada akhirnya akan kehilangan planetnya, dan bagian tengah galaksi akan runtuh. Materi yang tersisa, berkat gaya gravitasi, akan mulai berkumpul menjadi inti dengan kepadatan yang sangat besar, yaitu. galaksi akan berubah menjadi lubang hitam supermasif. Dalam 10 32 tahun, Alam Semesta akan terdiri dari lubang hitam dan gas elektron-positron yang dijernihkan. Dalam 10 96 tahun, lubang hitam akan menguap. Dalam 10.100 tahun, Alam Semesta akan berubah menjadi plasma elektron-positron dengan kepadatan sangat rendah.

Skenario ini diasumsikan jika terjadi ketidakstabilan proton. Jika proton stabil, diperkirakan dalam 10-65 tahun semua materi akan berubah menjadi cair, dan bintang-bintang, yang pada saat itu telah menjadi katai hitam, akan berubah menjadi tetesan cair. Dalam 10-1500 tahun, semua tetesan cairan akan menjadi besi. Setelah bertahun-tahun, yang dinyatakan dalam jumlah yang luar biasa, tetesan besi cair ini akan berubah menjadi lubang hitam dan berangsur-angsur menguap. Alam semesta, seperti pada model sebelumnya, akan berubah menjadi plasma elektron-positron.

Saat ini, Alam Semesta kita sedang dalam keadaan mengembang. Pencipta sinergi, I. Prigogine, mengklaim bahwa model standar memperkirakan: pada akhirnya, Alam Semesta kita akan mati baik sebagai akibat dari ekspansi terus-menerus (kematian termal) atau sebagai akibat dari kompresi berikutnya (“kecelakaan yang mengerikan” ). Namun, Alam Semesta, yang muncul dari ruang hampa, sebagai akibat dari pemuaian, ia kembali ke keadaan vakum, namun kemungkinan fluktuasi berulang tidak dapat dikesampingkan.