Tontonan langit malam berbintang, bertabur bintang, mempesona siapa pun yang jiwanya belum menjadi malas dan benar-benar basi. Kedalaman Keabadian yang misterius terbuka di hadapan tatapan manusia yang tercengang, menyebabkan pemikiran tentang yang asli, tentang di mana semuanya dimulai ...

Big Bang dan Asal Usul Alam Semesta

Jika, karena penasaran, kami mengambil buku referensi atau manual sains populer, kami pasti akan menemukan salah satu versi teori asal usul 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 luar biasa. Sebagai hasil dari ledakan, atom, zat, planet, bintang, galaksi dan, akhirnya, kehidupan secara bertahap terbentuk dari awan partikel subatomik super panas yang secara bertahap meluas ke segala arah. Pada saat yang sama, Ekspansi Alam Semesta berlanjut, dan tidak diketahui berapa lama ia akan berlanjut: mungkin suatu hari ia akan mencapai batasnya.

Ada teori lain tentang asal usul alam semesta. Menurutnya, asal usul alam semesta, seluruh alam semesta, kehidupan dan manusia adalah tindakan kreatif yang wajar yang dilakukan oleh Tuhan, pencipta dan mahakuasa, yang sifatnya tidak dapat dipahami oleh pikiran manusia. Kaum materialis yang "yakin" biasanya cenderung menertawakan teori ini, tetapi karena separuh umat manusia memercayainya dalam satu atau lain bentuk, kita tidak berhak mengabaikannya dalam diam.

menjelaskan asal usul alam semesta dan manusia dari posisi mekanistik, menafsirkan Semesta sebagai produk materi, yang perkembangannya tunduk pada hukum alam objektif, pendukung rasionalisme, sebagai aturan, menyangkal faktor non-fisik, terutama ketika menyangkut keberadaan beberapa jenis pikiran Universal atau Kosmik, karena ini "tidak ilmiah". Ilmiah yang sama harus dipertimbangkan yang dapat dijelaskan dengan bantuan rumus matematika.

Salah satu masalah terbesar yang dihadapi para pendukung teori big bang adalah bahwa tidak satupun skenario yang mereka usulkan untuk asal usul alam semesta dapat dijelaskan secara matematis atau fisik. Menurut teori dasar dentuman Besar, keadaan awal Semesta adalah sebuah titik dengan ukuran yang sangat kecil dengan kerapatan yang sangat tinggi dan suhu yang sangat tinggi. Namun, keadaan seperti itu melampaui batas logika matematika dan tidak dapat dijelaskan secara formal. Jadi pada kenyataannya, tidak ada yang pasti dapat dikatakan tentang keadaan awal Semesta, dan perhitungan di sini gagal. Karena itu, keadaan ini telah menerima nama "fenomena" di kalangan ilmuwan.

Karena penghalang ini belum diatasi, dalam publikasi ilmiah populer untuk masyarakat umum, topik "fenomena" biasanya dihilangkan sama sekali, dan dalam publikasi dan publikasi ilmiah khusus yang penulisnya mencoba untuk mengatasi masalah matematika ini, tentang "fenomena" dikatakan tidak dapat diterima secara ilmiah. Stephen Hawking, profesor matematika di University of Cambridge, dan J.F.R. Ellis, Profesor Matematika di Universitas Cape Town, dalam bukunya "The Long Scale of Space-Time Structure" menyatakan: di luar hukum fisika yang diketahui." Maka kita harus mengakui bahwa atas nama memperkuat "fenomena", landasan ini teori Big Bang, perlu untuk mengakui kemungkinan menggunakan metode penelitian yang melampaui ruang lingkup fisika modern.

"Fenomena", seperti titik awal lainnya dari "awal alam semesta", yang mencakup sesuatu yang tidak dapat dijelaskan oleh kategori ilmiah, tetap menjadi pertanyaan terbuka. Namun, muncul pertanyaan berikut: dari mana "fenomena" itu sendiri berasal, bagaimana ia terbentuk? Lagi pula, masalah "fenomena" hanyalah bagian dari masalah yang jauh lebih besar, masalah sumber keadaan awal Semesta. Dengan kata lain, jika Semesta awalnya dikompresi menjadi satu titik, lalu apa yang membawanya ke keadaan ini? Dan bahkan jika kita mengabaikan "fenomena" yang menyebabkan kesulitan teoretis, pertanyaannya tetap ada: bagaimana Alam Semesta terbentuk?

Dalam upaya untuk menghindari kesulitan ini, beberapa ilmuwan mengusulkan apa yang disebut teori "alam semesta berdenyut". Menurut mereka, Alam Semesta itu tidak terbatas, berulang kali menyusut ke satu titik, lalu meluas ke beberapa batas. Alam semesta seperti itu tidak memiliki awal atau akhir, hanya ada siklus ekspansi dan siklus kontraksi. Pada saat yang sama, penulis hipotesis mengklaim bahwa Semesta selalu ada, sehingga tampaknya sepenuhnya menghilangkan pertanyaan tentang "awal dunia". Tetapi kenyataannya belum ada yang memberikan penjelasan yang memuaskan tentang mekanisme denyut. Mengapa Alam Semesta berdenyut? Apa alasannya? Fisikawan Steven Weinberg dalam bukunya "Tiga Menit Pertama" menunjukkan bahwa dengan setiap denyut berikutnya di Semesta, rasio jumlah foton dengan jumlah nukleon pasti meningkat, yang mengarah pada kepunahan denyut baru. Weinberg menyimpulkan bahwa dengan cara ini jumlah siklus pulsasi Semesta terbatas, yang berarti bahwa pada titik tertentu mereka harus berhenti. Oleh karena itu, "Alam Semesta yang berdenyut" memiliki akhir, dan karena itu memiliki awal ...

Dan sekali lagi kita mengalami masalah awal. Teori relativitas umum Einstein menciptakan masalah tambahan. Masalah utama dengan teori ini adalah bahwa ia 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 objek sebagai menempati tempat tertentu pada waktu tertentu. Deskripsi relativistik suatu objek mendefinisikan posisi spasial dan temporalnya sebagai satu kesatuan utuh, terbentang dari awal hingga akhir keberadaan objek tersebut. Misalnya, seseorang akan digambarkan sebagai satu kesatuan di sepanjang jalur perkembangannya dari embrio hingga mayat. Konstruksi seperti itu disebut "cacing ruang-waktu".

Tetapi jika kita adalah "cacing ruang-waktu", maka kita hanyalah bentuk 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, sekarang dan masa depan, tetapi mempertimbangkan sejumlah kasus terpisah, disatukan oleh keberadaan spatio-temporal. Faktanya, kita tahu bahwa kita hanya ada di hari ini, sedangkan masa lalu hanya ada dalam ingatan kita, dan masa depan - dalam imajinasi kita. Dan ini berarti bahwa semua konsep "awal Semesta", yang dibangun di atas teori relativitas, tidak memperhitungkan persepsi waktu oleh kesadaran manusia. Namun, waktu itu sendiri masih sedikit dipelajari.

Menganalisis alternatif, konsep non-mekanistik tentang asal usul alam semesta, John Gribbin dalam bukunya "Dewa Putih" menekankan bahwa dalam beberapa tahun terakhir telah terjadi "serangkaian pasang surut imajinasi kreatif para pemikir, yang hari ini kita tidak lagi memanggil nabi atau peramal." Salah satu kebangkitan kreatif tersebut adalah konsep "lubang putih", atau quasar, yang "memuntahkan" seluruh galaksi dalam aliran materi utama. Hipotesis lain yang dibahas dalam kosmologi adalah gagasan tentang apa yang disebut terowongan ruang-waktu, yang disebut "saluran ruang". Ide ini pertama kali diungkapkan pada tahun 1962 oleh fisikawan John Wheeler dalam buku "Geometrodinamika", di mana peneliti merumuskan kemungkinan perjalanan antargalaksi ekstra-spasial, luar biasa cepat, yang, jika bergerak dengan kecepatan cahaya, akan memakan waktu jutaan tahun. . Beberapa versi konsep "saluran supra-dimensi" 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 Anda lihat, teori "ledakan besar" diserang dari semua sisi, yang menyebabkan ketidaksenangan yang sah di antara para ilmuwan ortodoks. Pada saat yang sama, publikasi ilmiah semakin sering menemukan pengakuan tidak langsung atau langsung dari keberadaan kekuatan supernatural di luar kendali sains. Ada semakin banyak ilmuwan, termasuk matematikawan besar dan fisikawan teoretis, yang yakin akan keberadaan Tuhan atau Pikiran yang lebih tinggi. Ilmuwan tersebut termasuk, misalnya, pemenang Hadiah Nobel George Wylde dan William McCree. Ilmuwan Soviet yang terkenal, doktor ilmu pengetahuan, fisikawan dan matematikawan O.V. Tupitsyn adalah ilmuwan Rusia pertama yang berhasil membuktikan secara matematis bahwa Alam Semesta, dan bersamanya manusia, diciptakan oleh Pikiran yang jauh lebih kuat daripada kita, yaitu oleh Tuhan.

Seseorang tidak dapat membantah, tulis O. V. Tupitsyn dalam Notebook-nya, bahwa kehidupan, termasuk kehidupan yang cerdas, selalu merupakan proses yang diatur secara ketat. Kehidupan didasarkan pada keteraturan, suatu sistem hukum yang dengannya materi bergerak. Kematian, sebaliknya, adalah kekacauan, kekacauan dan, sebagai akibatnya, kehancuran materi. Tidak ada keteraturan yang mungkin tanpa pengaruh dari luar, apalagi, pengaruh yang masuk akal dan bertujuan - proses penghancuran segera dimulai, yang berarti kematian. Tanpa memahami ini, dan karena itu tanpa mengakui gagasan tentang Tuhan, sains tidak akan pernah ditakdirkan untuk menemukan akar penyebab Semesta yang muncul dari pra-materi sebagai hasil dari proses yang diatur secara ketat atau, sebagaimana fisika menyebutnya, hukum-hukum fundamental. . Fundamental - ini berarti dasar dan tidak berubah, yang tanpanya keberadaan dunia pada umumnya tidak mungkin.

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

“Awalnya ada ledakan. Bukan ledakan yang kita kenal di Bumi dan yang dimulai dari pusat tertentu dan kemudian menyebar, menangkap lebih banyak ruang, tetapi ledakan yang terjadi secara bersamaan di mana-mana, mengisi semua ruang sejak awal, dengan setiap partikel materi bergegas pergi. dari partikel lain." 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 beberapa keadaan tunggal awal dan terus mengembang dan mendingin sejak saat itu. Momen ini dianggap sebagai momen kelahiran alam semesta, dan karena itu sering dianggap sebagai permulaan waktu.

Penemuan alam semesta yang mengembang adalah salah satu pergolakan intelektual yang signifikan pada abad ke-20. Sekarang kita hanya bisa bertanya-tanya bahwa ide seperti itu tidak muncul lebih awal. Isaac Newton dan ilmuwan lain seharusnya menyadari bahwa alam semesta statistik akan segera mulai berkontraksi di bawah pengaruh gaya gravitasi. Pada saat yang sama, keyakinan akan alam semesta yang statis begitu besar sehingga sudah ada di benak para ilmuwan sejak awal abad ke-20. Bahkan Einstein, yang mengembangkan teori relativitas umum, yakin akan sifat statis Dunia.

Big Bang dan resesi galaksi terbukti berkat fenomena seperti efek Doppler. Setelah ahli matematika Soviet Alexander Fridman memperoleh solusi umum untuk persamaan Einstein yang diterapkan pada deskripsi seluruh Semesta, ditemukan bahwa Semesta berubah seiring waktu. Sistem bintang tidak dapat berada pada jarak yang konstan satu sama lain dan harus bergerak lebih dekat atau menjauh.

Dari sini mengikuti kesimpulan bahwa Semesta harus mengembang atau, sebaliknya, menyusut ke keadaan awalnya. Secara khusus, Friedman meramalkan perlunya keberadaan "keadaan tunggal", dan karenanya perlunya alasan yang mendorong zat superpadat untuk mengembang. Artinya, di masa lalu yang jauh, Alam Semesta tidak seperti yang kita amati hari ini. Sebelumnya, tidak ada benda atau sistem langit yang terpisah. Dunia hampir homogen, sangat padat dan berkembang pesat. Hanya lama kemudian, bintang-bintang muncul dari zat ini. Ini adalah penemuan teoretis tentang alam semesta yang meledak.

Kemudian, astronom Edmine Hubble mengkonfirmasi 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 gerakan mereka telah menjadi dasar untuk mempelajari kinematika Semesta. Kecepatan objek yang bergerak menjauh dan mendekat dapat diukur dengan menggunakan apa yang disebut efek Doppler, yang menyatakan bahwa panjang gelombang sumber cahaya yang mendekat lebih kecil daripada panjang gelombang yang surut. Artinya, warna sumber pertama akan digeser ke ujung spektrum ungu, dan yang kedua - menjadi merah.

Menjelajahi cahaya bintang yang sangat jauh, para astronom menemukan bahwa garis-garis spektrum mereka bergeser ke arah tepi merah. Sebuah studi panjang tentang spektrum galaksi 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 acak, dan jumlah gugus galaksi yang surut dan mendekat kira-kira sama. Belakangan, para astrofisikawan menetapkan bahwa bukan bintang dan galaksi yang tersebar, melainkan gugusan galaksi itu sendiri.

Pada saat yang sama, penghilangan galaksi dalam interpretasi Doppler tentang pergeseran merah bukanlah satu-satunya bukti Big Bang. Konfirmasi independen adalah radiasi kosmik latar belakang benda hitam - latar belakang lemah konstan dari gelombang radio yang datang kepada kita dari luar angkasa dari semua sisi. Pada tahun 1940, fisikawan Georgy Gamow mengajukan teori tentang Alam Semesta yang panas, yaitu bahwa pada awal perluasan Alam Semesta, suhu materi sangat tinggi dan turun dengan pemuaian. Kesimpulan lain dari teori ini adalah bahwa di Alam Semesta saat ini seharusnya ada radiasi elektromagnetik lemah yang tersisa dari era materi dengan kepadatan dan suhu tinggi. Saat alam semesta berevolusi, ia mendingin sampai radiasi berubah menjadi sisa-sisa samar. Dan hari ini, intensitas radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik ini adalah apa yang diharapkan di zaman kita dari Big Bang yang melemah secara nyata.

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

Sebagai hasil dari pengembangan teori Big Bang, para ilmuwan telah mengidentifikasi titik awal perluasan Alam Semesta yang dapat diamati - singularitas kosmologis. Pada saat ini, deskripsi geometri ruang dan waktu yang benar secara matematis dilanggar. Istilah "singularitas" itu sendiri dapat disebut fitur, karena keadaan awal materi dicirikan oleh kepadatan materi dan energi yang benar-benar luar biasa, yang cenderung tak terhingga. Kadang-kadang singularitas disebut "bola api primordial" di mana tidak ada struktur yang diamati saat ini, baik galaksi maupun bintang, yang bisa eksis. Bahkan atom harus dipisahkan menjadi beberapa bagian di bawah pengaruh tekanan dan suhu tinggi.

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

Mengetahui bahwa sejarah Alam Semesta kita dimulai dengan keadaan tunggal tertentu, ada baiknya mengajukan pertanyaan tentang apa yang menyebabkan ekspansinya. Tekanan besar pada awalnya tidak dapat menyebabkan kecepatan pemuaian zat yang tinggi, karena karena homogenitas tahap awal, penurunan tekanan menghilang, yang dapat menciptakan gaya yang mengarah pada pemuaian. Selain itu, tekanan tinggi meningkatkan gaya gravitasi, memperlambat perluasan ruang. Namun, ada sifat vakum yang, dalam beberapa kasus, memiliki kerapatan energi positif, kerapatan materi, tekanan atau tegangan negatif. Ini mengarah pada fakta bahwa konstanta kosmologis, suatu besaran yang mencirikan sifat-sifat vakum, dapat berubah menjadi sangat besar sehingga dengan aksi gravitasinya, ia akan melampaui gravitasi materi fisik biasa dan menyebabkan "dorongan" dari mana perluasan alam semesta dimulai. Berdasarkan hal di atas, perlu dicatat bahwa proses Big Bang tidak dapat dibandingkan dengan ledakan granat, ketika partikel dan atom lahir dan terbang terpisah di ruang angkasa, seperti pecahan dan gas. Analogi ini sama sekali salah dan tidak menjelaskan bagaimana ruang dan waktu muncul. Dalam kasus bom, gaya yang mendorong partikel-partikel terpisah disebabkan oleh gradien tekanan di dalam materi, sedangkan di alam semesta materi bersifat homogen dan tidak ada gradien tekanan. Karena besarnya nilai tekanan negatif, tanda sumber berubah, dan antigravitasi terjadi, yang mengarah pada perluasan dunia. Inilah yang menyebabkan Big Bang.

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

Ini karena gaya gravitasi yang menyatukan galaksi. Jika semuanya berkembang dengan bebas, maka kita sendiri, Gambar 1

rumah dan planet kita akan berkembang sebanding dengan perluasan ruang, dan kita tidak akan melihat perbedaan apa pun.

Biasanya para ilmuwan menggabungkan teori Big Bang dan model Alam Semesta panas, tetapi konsep-konsep ini independen, dan secara historis ada juga konsep alam semesta awal yang dingin di dekat Big Bang. Saat ini, teori alam semesta awal yang panas 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 sekitar satu menit setelah ledakan, suhu Mir muda lebih tinggi daripada di inti bintang mana pun. Alam semesta bekerja seperti reaktor fusi, tetapi reaksi berhenti ketika alam semesta mendingin dan mengembang. Pada saat yang sama, itu terdiri dari hidrogen dan helium dengan sedikit pengotor lithium. Perhitungannya sesuai dengan massa helium dan hidrogen yang kita amati di zaman kita.

Di balik misteri singularitas kosmik, rahasia asal usul alam semesta telah lama tersembunyi, namun pada tahun 1960-an. skenario lain tentang asal usul Dunia mulai muncul.

Teori Big Bang telah menjadi model kosmologis yang diterima secara luas seperti halnya rotasi Bumi mengelilingi Matahari. Menurut teori, sekitar 14 miliar tahun yang lalu, fluktuasi spontan dalam kehampaan mutlak menyebabkan munculnya alam semesta. Sesuatu yang ukurannya sebanding dengan partikel subatomik berkembang menjadi ukuran yang tak terbayangkan dalam sepersekian detik. Tetapi dalam teori ini ada banyak masalah yang sedang dihadapi fisikawan, mengajukan lebih banyak hipotesis baru.

Apa yang Salah dengan Teori Big Bang?

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

Sebagian besar model kosmologi memprediksi bahwa alam semesta penuh jauh lebih besar daripada bagian yang dapat diamati - wilayah bulat dengan diameter sekitar 90 miliar tahun cahaya. Kita hanya melihat bagian Semesta itu, yang cahayanya berhasil mencapai Bumi dalam 13,8 miliar tahun. Tetapi teleskop semakin baik, kami menemukan semakin banyak objek yang jauh, dan sejauh ini tidak ada alasan untuk percaya bahwa proses ini akan berhenti.

Sejak Big Bang, alam semesta mengembang dengan kecepatan yang semakin cepat. Teka-teki fisika modern yang paling sulit adalah pertanyaan tentang apa yang menyebabkan percepatan. Menurut hipotesis kerja, Semesta mengandung komponen tak terlihat yang disebut "energi gelap". Teori Big Bang tidak menjelaskan apakah Semesta akan mengembang tanpa batas, dan jika demikian, apa yang akan menyebabkannya - menghilangnya atau sesuatu yang lain.

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

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

Alam semesta seperti fatamorgana lubang hitam

Alam semesta muncul karena runtuhnya bintang di alam semesta empat dimensi, para ilmuwan dari Perimeter Institute for Theoretical Physics percaya. Hasil penelitian mereka dipublikasikan di Scientific American. Niayesh Afshordi, Robert Mann dan Razi Pourhasan mengatakan bahwa alam semesta tiga dimensi kita menjadi seperti "fatamorgana holografik" ketika sebuah bintang empat dimensi runtuh. Berbeda dengan teori Big Bang, yang menurutnya Alam Semesta muncul dari ruang-waktu yang sangat panas dan padat, di mana hukum fisika standar tidak berlaku, hipotesis baru tentang alam semesta empat dimensi menjelaskan baik alasan kelahiran maupun kecepatannya. ekspansi.

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 ada bintang empat dimensi di ruang empat dimensi ini, mereka juga akan meledak, sama 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 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 di tiga dimensi. Simulasi komputer dari keruntuhan bintang empat dimensi telah menunjukkan bahwa cakrawala peristiwa tiga dimensinya akan berkembang secara bertahap. Inilah tepatnya yang kami amati, menyebut pertumbuhan membran 3D sebagai perluasan alam semesta, para astrofisikawan percaya.

Pembekuan Besar

Sebuah alternatif untuk Big Bang bisa menjadi Big Freeze. Sebuah tim fisikawan dari University of Melbourne, yang dipimpin oleh James Kvatch, mempresentasikan model kelahiran alam semesta, yang lebih seperti proses bertahap pembekuan energi amorf daripada percikan dan ekspansi di tiga arah ruang.

Energi tak berbentuk, menurut para ilmuwan, mendingin seperti air ke kristalisasi, menciptakan tiga dimensi spasial dan satu temporal yang biasa.

Teori Big Freeze meragukan pernyataan Albert Einstein yang saat ini diterima tentang kontinuitas dan fluiditas ruang dan waktu. Ada kemungkinan bahwa ruang memiliki bagian-bagian penyusunnya - blok bangunan yang tak terpisahkan, seperti atom atau piksel kecil dalam grafik komputer. Blok-blok ini sangat kecil sehingga tidak dapat diamati, namun, mengikuti teori baru, dimungkinkan untuk mendeteksi cacat yang seharusnya membiaskan aliran partikel lain. Para ilmuwan telah menghitung efek seperti itu menggunakan peralatan matematika, dan sekarang mereka akan mencoba mendeteksinya secara eksperimental.

Alam semesta tanpa awal atau akhir

Ahmed Farag Ali dari Universitas Benh di Mesir dan Sauria Das dari Universitas Lethbridge di Kanada telah menemukan solusi baru untuk masalah singularitas dengan membuang Big Bang. Mereka membawa ide dari fisikawan terkenal David Bohm ke persamaan Friedmann yang menggambarkan perluasan Alam Semesta dan Big Bang. “Sungguh menakjubkan bahwa penyesuaian kecil berpotensi memecahkan begitu banyak masalah,” kata Das.

Model yang dihasilkan menggabungkan teori relativitas umum dan teori kuantum. Ini tidak hanya menyangkal singularitas yang mendahului Big Bang, tetapi juga mencegah alam semesta menyusut kembali ke keadaan semula dari waktu ke waktu. Menurut data yang diperoleh, Alam Semesta memiliki ukuran yang terbatas dan masa hidup yang tidak terbatas. Dalam istilah fisik, model tersebut menggambarkan Semesta yang diisi dengan cairan kuantum hipotetis, yang terdiri dari graviton - partikel yang menyediakan interaksi gravitasi.

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

Inflasi kacau tak berujung

Istilah "inflasi" mengacu pada ekspansi cepat alam semesta, yang terjadi secara eksponensial pada saat-saat pertama setelah Big Bang. Dengan sendirinya, teori inflasi tidak menyangkal teori Big Bang, tetapi hanya menafsirkannya secara berbeda. Teori ini memecahkan beberapa masalah mendasar dalam fisika.

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

Konsep menyiratkan yang ada di dunia banyak alam semesta yang terisolasi dengan perangkat yang berbeda

Fisikawan telah sampai pada kesimpulan bahwa logika model inflasi tidak bertentangan dengan gagasan tentang kelahiran ganda yang konstan dari alam semesta baru. Fluktuasi kuantum - sama seperti yang menciptakan dunia kita - dapat terjadi dalam jumlah berapa pun, jika ada kondisi yang cocok untuk ini. Sangat mungkin bahwa alam semesta kita telah muncul dari zona fluktuasi yang terbentuk di dunia pendahulunya. Dapat juga diasumsikan bahwa suatu saat 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 bertunas terus menerus. Pada saat yang sama, sama sekali tidak perlu bahwa hukum fisika yang sama ditetapkan di dunia baru. Konsep tersebut menyiratkan bahwa di dunia ada banyak alam semesta yang terisolasi satu sama lain dengan struktur yang berbeda.

Teori siklik

Paul Steinhardt, salah satu fisikawan yang meletakkan dasar kosmologi inflasioner, 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 Tak Terbatas: Melampaui Big Bang"). Model mereka didasarkan pada generalisasi teori kuantum superstring yang dikenal sebagai teori-M. Menurutnya, dunia fisik memiliki 11 dimensi - sepuluh spasial dan satu temporal. Ruang dengan dimensi yang lebih kecil “mengambang” di dalamnya, yang disebut bran (kependekan dari "membran"). Alam semesta kita hanyalah salah satu dari bran-bran itu.

Model Steinhardt dan Turok menyatakan bahwa Big Bang terjadi sebagai akibat dari tumbukan bran kita dengan bran lain - alam semesta yang tidak kita ketahui. Dalam skenario ini, tabrakan terjadi tanpa batas. Menurut hipotesis Steinhardt dan Turok, bran tiga dimensi lain "mengambang" di sebelah bran kita, dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil. Itu juga mengembang, merata, dan mengosongkan, tetapi dalam satu triliun tahun, bran akan mulai bertemu dan akhirnya bertabrakan. Dalam hal ini, sejumlah besar energi, partikel, dan radiasi akan dilepaskan. Bencana alam ini akan meluncurkan siklus ekspansi dan pendinginan alam semesta lainnya. Dari model Steinhardt dan Turok, dapat disimpulkan bahwa siklus ini telah terjadi di masa lalu dan pasti akan berulang di masa depan. Bagaimana siklus ini dimulai, teorinya diam.

Semesta
seperti komputer

Hipotesis lain tentang struktur alam semesta mengatakan bahwa seluruh dunia kita tidak lebih dari matriks atau program komputer. Gagasan bahwa alam semesta adalah komputer digital pertama kali diusulkan oleh insinyur Jerman dan pelopor komputer Konrad Zuse dalam bukunya Calculating Space. ("ruang komputasi"). Di antara mereka yang juga memandang alam semesta sebagai komputer raksasa adalah fisikawan Stephen Wolfram dan Gerard "t Hooft.

Ahli teori fisika digital menyatakan bahwa alam semesta pada dasarnya adalah informasi dan karenanya dapat dihitung. Dari asumsi ini dapat disimpulkan bahwa Semesta dapat dianggap sebagai hasil dari program komputer atau perangkat komputasi digital. Komputer ini dapat berupa, misalnya, robot seluler raksasa atau mesin Turing universal.

bukti tidak langsung alam semesta maya disebut prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum

Menurut teori, setiap objek dan peristiwa dunia fisik berasal dari mengajukan pertanyaan dan mendaftarkan jawaban "ya" atau "tidak". Artinya, di balik semua yang ada di sekitar kita, ada kode tertentu, mirip dengan kode biner program komputer. Dan kami adalah semacam antarmuka di mana akses ke data "Internet universal" muncul. Bukti tidak langsung dari sifat maya Semesta disebut prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum: partikel materi dapat eksis dalam bentuk yang tidak stabil, dan "tetap" dalam keadaan tertentu hanya ketika mereka diamati.

Seorang pengikut fisika digital, John Archibald Wheeler, menulis: “Tidak masuk akal untuk membayangkan bahwa informasi ada di inti fisika dengan cara yang sama seperti di inti komputer. Semuanya dari ketukan. 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 sendiri.

Dentuman Besar. Ini adalah nama teori, atau lebih tepatnya salah satu teori, tentang asal usul atau, jika Anda suka, penciptaan Alam Semesta. Nama itu, mungkin, terlalu sembrono untuk peristiwa yang menakutkan dan menakjubkan seperti itu. Terutama mengintimidasi jika Anda pernah bertanya pada diri sendiri pertanyaan yang sangat sulit tentang alam semesta.

Misalnya, jika alam semesta adalah segalanya, bagaimana awal mulanya? Dan apa yang terjadi sebelum itu? Jika ruang tidak terbatas, lalu apa yang ada di luarnya? Dan apa sebenarnya yang harus ditempatkan sesuatu ini? Bagaimana Anda bisa memahami kata "tak terbatas"?

Hal-hal ini sulit untuk dipahami. Terlebih lagi, ketika Anda mulai memikirkannya, Anda mendapatkan perasaan menakutkan tentang sesuatu yang agung - mengerikan. Tetapi pertanyaan tentang alam semesta adalah salah satu pertanyaan terpenting yang ditanyakan umat manusia pada dirinya sendiri sepanjang sejarahnya.

Bahan terkait:

Fakta menarik tentang bintang

Apa awal dari keberadaan alam semesta?

Sebagian besar ilmuwan yakin bahwa awal dari keberadaan alam semesta diletakkan oleh ledakan materi yang sangat besar yang terjadi sekitar 15 miliar tahun yang lalu. Selama bertahun-tahun, sebagian besar ilmuwan berbagi hipotesis bahwa awal alam semesta ditandai dengan ledakan besar, yang secara bercanda oleh para ilmuwan disebut sebagai "Big Bang". Menurut pendapat mereka, semua materi dan semua ruang, yang sekarang diwakili oleh miliaran dan jutaan galaksi dan bintang, 15 miliar tahun yang lalu muat dalam ruang kecil yang tidak lebih besar dari beberapa kata dalam kalimat ini.

Bagaimana alam semesta terbentuk?

Para ilmuwan percaya bahwa 15 miliar tahun yang lalu, volume kecil ini meledak menjadi partikel-partikel kecil yang lebih kecil dari atom, sehingga memunculkan keberadaan alam semesta. Awalnya, itu adalah nebula partikel kecil. Kemudian, ketika partikel-partikel ini digabungkan, atom-atom terbentuk. Galaksi bintang terbentuk dari atom. Sejak Big Bang itu, alam semesta terus mengembang seperti balon yang mengembang.

Bahan terkait:

Planet terbesar di alam semesta

Keraguan tentang Teori Big Bang

Tetapi selama beberapa tahun terakhir, para ilmuwan yang mempelajari struktur alam semesta telah membuat beberapa penemuan tak terduga. Beberapa dari mereka mempertanyakan teori Big Bang. Apa yang dapat Anda lakukan, dunia kita tidak selalu sesuai dengan ide-ide nyaman kita tentangnya.

Distribusi materi selama ledakan

Salah satu masalahnya adalah cara materi didistribusikan ke seluruh alam semesta. Ketika sebuah benda meledak, isinya tersebar merata ke segala arah. Dengan kata lain, jika materi awalnya dikompresi dalam volume kecil dan kemudian meledak, maka materi tersebut seharusnya didistribusikan secara merata di seluruh ruang Semesta.

Kenyataannya, bagaimanapun, sangat berbeda dari representasi yang diharapkan. Kita hidup di alam semesta yang terisi sangat tidak merata. Saat melihat ke luar angkasa, gumpalan materi yang terpisah tampak berjauhan. Galaksi-galaksi raksasa tersebar di sana-sini di luar angkasa. Di antara

Bahkan ilmuwan modern tidak dapat mengatakan dengan tepat apa yang ada di alam semesta sebelum Big Bang. Ada beberapa hipotesis yang mengangkat tabir kerahasiaan atas salah satu masalah paling kompleks di alam semesta.

Asal usul dunia material

Sebelum abad ke-20, hanya ada dua.Pemeluk agama percaya bahwa dunia diciptakan oleh Tuhan. Para ilmuwan, sebaliknya, menolak untuk mengakui alam semesta buatan manusia. Fisikawan dan astronom adalah pendukung gagasan bahwa kosmos selalu ada, dunia statis dan semuanya akan tetap sama seperti miliaran tahun yang lalu.

Namun, kemajuan ilmiah yang dipercepat pada pergantian abad mengarah pada fakta bahwa para peneliti memiliki kesempatan untuk mempelajari bentangan luar bumi. Beberapa dari mereka adalah yang pertama mencoba menjawab pertanyaan tentang apa yang ada di alam semesta sebelum Big Bang.

Penelitian Hubble

Abad ke-20 menghancurkan banyak teori dari masa lalu. Hipotesis baru muncul di tempat yang dikosongkan, menjelaskan rahasia yang sampai sekarang tidak dapat dipahami. Semuanya dimulai dengan fakta bahwa para ilmuwan menetapkan fakta perluasan alam semesta. Itu dibuat oleh Edwin Hubble. Ia menemukan bahwa galaksi-galaksi yang jauh berbeda dalam cahayanya dari gugus-gugus kosmik yang lebih dekat ke Bumi. Penemuan keteraturan ini menjadi dasar hukum ekspansi Edwin Hubble.

Ledakan besar dan asal usul alam semesta dipelajari ketika menjadi jelas bahwa semua galaksi "lari" dari pengamat, di mana pun dia berada. Bagaimana ini bisa dijelaskan? Karena galaksi bergerak, itu berarti ada semacam energi yang mendorongnya ke depan. Selain itu, fisikawan telah menghitung bahwa semua dunia pernah berada pada titik yang sama. Karena semacam dorongan, mereka mulai bergerak ke segala arah dengan kecepatan yang tak terbayangkan.

Fenomena ini disebut Big Bang. Dan asal usul alam semesta dijelaskan secara tepat dengan bantuan teori tentang peristiwa yang sudah berlangsung lama ini. Kapan itu terjadi? Fisikawan telah menentukan kecepatan pergerakan galaksi dan menurunkan formula yang digunakan untuk menghitung kapan "kejutan" awal terjadi. Tidak ada yang bisa menyebutkan angka pastinya, tetapi kira-kira fenomena ini terjadi sekitar 15 miliar tahun yang lalu.

Munculnya teori Big Bang

Fakta bahwa semua galaksi adalah sumber cahaya berarti bahwa sejumlah besar energi dilepaskan selama Big Bang. Dialah yang memunculkan kecerahan yang hilang dari dunia dalam perjalanan jarak mereka dari pusat gempa dari apa yang terjadi. Teori Big Bang pertama kali dibuktikan oleh astronom Amerika Robert Wilson dan Arno Penzias. Mereka mendeteksi latar belakang gelombang mikro kosmik elektromagnetik yang suhunya tiga derajat Kelvin (yaitu, -270 Celcius). Temuan ini mendukung gagasan bahwa alam semesta pada awalnya sangat panas.

Teori Big Bang menjawab banyak pertanyaan yang diajukan pada abad ke-19. Namun, sekarang ada yang baru. Misalnya, apa yang ada di alam semesta sebelum Big Bang? Mengapa begitu homogen, sementara dengan pelepasan energi yang begitu besar, zat itu harus menyebar tidak merata ke segala arah? Penemuan Wilson dan Arno mempertanyakan geometri Euclidean klasik, karena terbukti bahwa ruang memiliki kelengkungan nol.

teori inflasi

Pertanyaan-pertanyaan baru yang diajukan menunjukkan bahwa teori modern tentang asal usul dunia masih terpisah-pisah dan tidak lengkap. Namun, untuk waktu yang lama tampaknya tidak mungkin untuk bergerak melampaui tempat terbuka di tahun 60-an. Dan hanya penelitian terbaru oleh para ilmuwan yang memungkinkan untuk merumuskan prinsip penting baru untuk fisika teoretis. Itu adalah fenomena ekspansi inflasi alam semesta yang sangat cepat. Ini telah dipelajari dan dijelaskan menggunakan teori medan kuantum dan teori relativitas umum Einstein.

Jadi seperti apa alam semesta sebelum Big Bang? Ilmu pengetahuan modern menyebut periode ini "inflasi". Pada awalnya, hanya ada bidang yang memenuhi semua ruang imajiner. Ini dapat dibandingkan dengan bola salju yang dilemparkan ke bawah lereng gunung bersalju. Benjolan akan menggelinding ke bawah dan bertambah besar. Dengan cara yang sama, medan, karena fluktuasi acak, mengubah strukturnya dalam waktu yang tak terbayangkan.

Ketika konfigurasi homogen terbentuk, reaksi terjadi. Ini berisi misteri terbesar alam semesta. Apa yang terjadi sebelum Big Bang? Bidang inflasi yang tidak terlihat seperti materi saat ini sama sekali. Setelah reaksi, pertumbuhan alam semesta dimulai. Jika kita melanjutkan analogi dengan bola salju, maka setelah yang pertama, bola salju lainnya menggelinding, juga bertambah besar. Momen Big Bang dalam sistem ini dapat dibandingkan dengan detik ketika sebuah batu besar jatuh ke dalam jurang dan akhirnya bertabrakan dengan bumi. Pada saat itu, sejumlah besar energi dilepaskan. Dia masih tidak bisa melupakan. Karena kelanjutan dari reaksi ledakan itulah Alam Semesta kita tumbuh hari ini.

Materi dan lapangan

Sekarang Alam Semesta terdiri dari jumlah bintang dan benda kosmik lainnya yang tak terbayangkan. Kumpulan materi ini memancarkan energi yang luar biasa, yang bertentangan dengan hukum fisika kekekalan energi. Apa yang dia katakan? Inti dari prinsip ini bermuara pada fakta bahwa selama waktu yang tak terbatas jumlah energi dalam sistem tetap tidak berubah. Tapi bagaimana ini bisa digabungkan dengan alam semesta kita, yang terus mengembang?

Teori inflasi mampu menjawab pertanyaan ini. Sangat jarang misteri alam semesta seperti itu terpecahkan. Apa yang terjadi sebelum Big Bang? bidang inflasi. Setelah kemunculan dunia, materi yang kita kenal menggantikannya. Namun, selain itu, di alam semesta juga ada yang memiliki energi negatif. Sifat-sifat kedua entitas ini berlawanan. Ini adalah bagaimana energi yang berasal dari partikel, bintang, planet dan materi lainnya dikompensasikan. Hubungan ini juga menjelaskan mengapa alam semesta belum berubah menjadi lubang hitam.

Ketika Big Bang pertama kali terjadi, dunia terlalu kecil untuk runtuh. Sekarang, ketika Alam Semesta mengembang, lubang hitam lokal telah muncul di beberapa bagiannya. Medan gravitasi mereka menyerap segala sesuatu di sekitar mereka. Bahkan cahaya pun tidak bisa lepas darinya. Sebenarnya karena ini, lubang tersebut menjadi hitam.

Ekspansi alam semesta

Meskipun teori inflasi telah dibuktikan secara teoritis, masih belum jelas seperti apa alam semesta sebelum Big Bang. Imajinasi manusia tidak dapat membayangkan gambar ini. Faktanya adalah bahwa bidang inflasi tidak berwujud. Itu tidak bisa dijelaskan dengan hukum fisika biasa.

Ketika Big Bang terjadi, medan inflasi mulai meluas dengan kecepatan yang melebihi kecepatan cahaya. Menurut indikator fisik, tidak ada materi di alam semesta yang bisa bergerak lebih cepat dari indikator ini. Cahaya menyebar melalui dunia yang ada dengan jumlah selangit. Medan inflasi telah menyebar dengan kecepatan yang lebih besar, justru karena sifatnya yang non-material.

Keadaan alam semesta saat ini

Periode evolusi Alam Semesta saat ini adalah yang paling cocok untuk keberadaan kehidupan. Para ilmuwan merasa sulit untuk menentukan berapa lama periode waktu ini akan berlangsung. Tetapi jika seseorang melakukan perhitungan seperti itu, maka angka-angka yang dihasilkan tidak kurang dari ratusan miliar tahun. Untuk satu kehidupan manusia, segmen seperti itu sangat besar sehingga bahkan dalam perhitungan matematis pun harus ditulis menggunakan derajat. Masa kini telah dipelajari jauh lebih baik daripada prasejarah alam semesta. Apa yang terjadi sebelum Big Bang, bagaimanapun juga, akan tetap menjadi subjek penelitian teoretis dan perhitungan yang berani.

Di dunia material, bahkan waktu tetap merupakan kuantitas relatif. Misalnya, quasar (sejenis objek astronomi) yang ada pada jarak 14 miliar tahun cahaya dari Bumi tertinggal dari "sekarang" kita yang biasa dengan 14 miliar tahun cahaya yang sama. Kesenjangan waktu ini sangat besar. Sulit untuk mendefinisikannya bahkan secara matematis, belum lagi fakta bahwa tidak mungkin membayangkan dengan jelas hal seperti itu dengan bantuan imajinasi manusia (bahkan yang paling bersemangat sekalipun).

Ilmu pengetahuan modern secara teoritis dapat menjelaskan kepada dirinya sendiri seluruh kehidupan dunia material kita, mulai dari sepersekian detik pertama keberadaannya, ketika Big Bang baru saja terjadi. Sejarah lengkap alam semesta masih diselesaikan. Para astronom menemukan fakta baru yang menakjubkan dengan bantuan peralatan penelitian yang dimodernisasi dan ditingkatkan (teleskop, laboratorium, dll.).

Namun, masih ada fenomena yang belum dipahami. Bintik putih seperti itu, misalnya, adalah energi gelapnya. Inti dari massa tersembunyi ini terus menggairahkan pikiran fisikawan paling terdidik dan maju di zaman kita. Selain itu, tidak pernah ada satu sudut pandang yang seragam tentang alasan mengapa partikel di Alam Semesta masih lebih banyak daripada antipartikel. Beberapa teori dasar telah dirumuskan tentang hal ini. Beberapa dari model ini adalah yang paling populer, tetapi tidak satupun dari mereka yang diterima oleh komunitas ilmiah internasional sebagai

Pada skala pengetahuan universal dan penemuan-penemuan kolosal abad ke-20, kesenjangan ini tampaknya cukup kecil. Tetapi sejarah sains menunjukkan dengan keteraturan yang patut ditiru bahwa penjelasan tentang fakta dan fenomena "kecil" seperti itu menjadi dasar bagi seluruh gagasan umat manusia tentang disiplin secara keseluruhan (dalam hal ini, kita berbicara tentang astronomi). Oleh karena itu, generasi ilmuwan masa depan pasti akan memiliki sesuatu untuk dilakukan dan ditemukan dalam bidang pemahaman sifat Alam Semesta.