La grandeza y la diversidad del mundo circundante pueden asombrar cualquier imaginación. Todos los objetos y objetos que rodean a una persona, otras personas, varios tipos de plantas y animales, partículas que solo se pueden ver con un microscopio, así como cúmulos de estrellas incomprensibles: todos están unidos por el concepto de "Universo".
Las teorías sobre el origen del Universo han sido desarrolladas por el hombre durante mucho tiempo. A pesar de la ausencia incluso del concepto inicial de religión o ciencia, en las mentes inquisitivas de los pueblos antiguos surgieron preguntas sobre los principios del orden mundial y sobre la posición de una persona en el espacio que la rodea. Es difícil contar cuántas teorías sobre el origen del Universo existen hoy en día, algunas de ellas están siendo estudiadas por científicos de renombre mundial, otras son francamente fantásticas.
La cosmología y su objeto
Modernola cosmología, la ciencia de la estructura y el desarrollo del universo, considera la cuestión de su origen como uno de los misterios más interesantes y aún insuficientemente estudiados. La naturaleza de los procesos que contribuyeron al surgimiento de estrellas, galaxias, sistemas solares y planetas, su desarrollo, la fuente del surgimiento del Universo, así como su tamaño y límites: todo esto es solo una breve lista de temas estudiados. por científicos modernos.
La búsqueda de respuestas al enigma fundamental sobre la formación del mundo ha llevado al hecho de que hoy en día existen varias teorías sobre el origen, la existencia y el desarrollo del Universo. El entusiasmo de los especialistas que buscan respuestas, construyen y prueban hipótesis está justificado, porque una teoría confiable del nacimiento del Universo revelará a toda la humanidad la probabilidad de la existencia de vida en otros sistemas y planetas.
Las teorías sobre el origen del Universo tienen el carácter de conceptos científicos, hipótesis individuales, enseñanzas religiosas, ideas filosóficas y mitos. Todos se dividen condicionalmente en dos categorías principales:
- Teorías según las cuales el Universo fue creado por el creador. En otras palabras, su esencia es que el proceso de creación del Universo fue una acción consciente y espiritualizada, una manifestación de la voluntad de una mente superior.
- Teorías del origen del Universo, construidas sobre la base de factores científicos. Sus postulados rechazan categóricamente tanto la existencia de un creador como la posibilidad de una creación consciente del mundo. Tales hipótesis a menudo se basan en lo que se llama el principio de mediocridad. asumen la posibilidad devida no solo en nuestro planeta, sino también en otros.
Creacionismo - la teoría de la creación del mundo por el Creador
Como su nombre lo indica, el creacionismo es la teoría religiosa del origen del universo. Esta cosmovisión se basa en el concepto de la creación del Universo, el planeta y el hombre por Dios o el Creador.
La idea dominó durante mucho tiempo, hasta finales del siglo XIX, cuando se aceleró el proceso de acumulación de conocimientos en varios campos de la ciencia (biología, astronomía, física) y se generalizó la teoría de la evolución. El creacionismo se ha convertido en una especie de reacción de los cristianos que se adhieren a puntos de vista conservadores sobre los descubrimientos que se están realizando. La idea dominante del desarrollo evolutivo en ese momento solo intensificó las contradicciones que existían entre las teorías religiosas y otras.
¿Cuál es la diferencia entre teorías científicas y religiosas?
Las principales diferencias entre las teorías de varias categorías radican principalmente en los términos utilizados por sus adherentes. Entonces, en hipótesis científicas, en lugar del creador, la naturaleza, y en lugar de la creación, el origen. Junto con esto, hay cuestiones que están cubiertas de manera similar por diferentes teorías o incluso duplicadas por completo.
Las teorías sobre el origen del Universo, pertenecientes a categorías opuestas, fechan su misma aparición de diferentes maneras. Por ejemplo, según la hipótesis más común (la teoría del big bang), el Universo se formó hace unos 13 mil millones de años.
En contraste, la teoría religiosa del origen del universo da números completamente diferentes:
- Según Christianfuentes, la edad del universo creado por Dios en el momento del nacimiento de Jesucristo era 3483-6984 años.
- El hinduismo sugiere que nuestro mundo tiene aproximadamente 155 billones de años.
Kant y su modelo cosmológico
Hasta el siglo XX, la mayoría de los científicos opinaban que el universo era infinito. Esta cualidad la caracterizaron en tiempo y espacio. Además, en su opinión, el Universo era estático y uniforme.
La idea de la infinidad del Universo en el espacio fue propuesta por Isaac Newton. El desarrollo de este supuesto estuvo a cargo de Emmanuel Kant, quien desarrolló la teoría de que tampoco existen límites de tiempo. Yendo más allá, en supuestos teóricos, Kant extendió la infinitud del universo al número de posibles productos biológicos. Este postulado significaba que en las condiciones del mundo antiguo y vasto, sin fin ni principio, puede haber un número innumerable de opciones posibles, por lo que la aparición de cualquier especie biológica es real.
Basada en esta teoría del posible origen de las formas de vida, más tarde se desarrolló la teoría de Darwin. Las observaciones del cielo estrellado y los resultados de los cálculos de los astrónomos confirmaron el modelo cosmológico de Kant.
Pensamientos de Einstein
A principios del siglo XX, Albert Einstein publicó su propio modelo del universo. Según su teoría de la relatividad, dos procesos opuestos tienen lugar simultáneamente en el Universo: expansión y contracción. Sin embargo, elestuvo de acuerdo con la opinión de la mayoría de los científicos sobre la estacionariedad del Universo, por lo que introdujo el concepto de la fuerza cósmica de repulsión. Su impacto está diseñado para equilibrar la atracción de las estrellas y detener el proceso de movimiento de todos los cuerpos celestes para mantener la naturaleza estática del Universo.
El modelo del Universo -según Einstein- tiene un tamaño determinado, pero no tiene fronteras. Tal combinación es factible solo cuando el espacio se curva de la misma manera que ocurre en una esfera.
Las características del espacio de tal modelo son:
- Tridimensional.
- Cerrándose.
- Homogeneidad (f alta de centro y borde), en la que las galaxias se distribuyen uniformemente.
A. A. Friedman: El Universo se está expandiendo
El creador del revolucionario modelo expansivo del Universo, A. A. Fridman (URSS) construyó su teoría sobre la base de las ecuaciones que caracterizan la teoría general de la relatividad. Es cierto que la opinión generalmente aceptada en el mundo científico de esa época era la naturaleza estática de nuestro mundo, por lo que no se prestó la debida atención a su trabajo.
Unos años después, el astrónomo Edwin Hubble hizo un descubrimiento que confirmó las ideas de Friedman. Se ha descubierto la eliminación de galaxias de la cercana Vía Láctea. Al mismo tiempo, el hecho de que la velocidad de su movimiento sea proporcional a la distancia entre ellos y nuestra galaxia se ha vuelto irrefutable.
Este descubrimiento explica el constante "retroceso" de estrellas y galaxias entre sí, lo que lleva a la conclusión sobreexpansión del universo.
Finalmente, las conclusiones de Friedman fueron reconocidas por Einstein, luego mencionó los méritos del científico soviético como el fundador de la hipótesis de la expansión del Universo.
No se puede decir que existan contradicciones entre esta teoría y la teoría general de la relatividad, sin embargo, con la expansión del Universo, debió haber un impulso inicial que provocó la dispersión de las estrellas. Por analogía con la explosión, la idea se denominó "Big Bang".
Stephen Hawking y el principio antrópico
El resultado de los cálculos y descubrimientos de Stephen Hawking fue la teoría antropocéntrica del origen del Universo. Su creador afirma que la existencia de un planeta tan bien preparado para la vida humana no puede ser casual.
La teoría de Stephen Hawking sobre el origen del universo también contempla la evaporación gradual de los agujeros negros, su pérdida de energía y la emisión de radiación de Hawking.
Como resultado de la búsqueda de evidencias, se identificaron y verificaron más de 40 características, cuya observancia es necesaria para el desarrollo de la civilización. El astrofísico estadounidense Hugh Ross estimó la probabilidad de tal coincidencia involuntaria. El resultado fue el número 10-53.
Nuestro universo incluye un billón de galaxias, 100 mil millones de estrellas cada una. Según los cálculos de los científicos, el número total de planetas debería ser 1020. Esta cifra es 33 órdenes de magnitud menor que la calculada anteriormente. Por lo tanto, ninguno de los planetas de todas las galaxias puede combinar condiciones que serían adecuadas para la formación espontánea.vida.
La teoría del Big Bang: la aparición del Universo a partir de una partícula insignificante
Los científicos que apoyan la teoría del big bang comparten la hipótesis de que el universo es el resultado de un grand bang. El principal postulado de la teoría es la afirmación de que antes de este evento, todos los elementos del Universo actual estaban encerrados en una partícula que tenía dimensiones microscópicas. Mientras que en su interior, los elementos se caracterizaban por un estado singular en el que no se podían medir indicadores como la temperatura, la densidad y la presión. Son interminables. La materia y la energía en este estado no se ven afectadas por las leyes de la física.
La causa de la explosión, que ocurrió hace 15 mil millones de años, se llama inestabilidad que surgió dentro de la partícula. Pequeños elementos dispersos marcaron el comienzo del mundo que conocemos hoy.
Al principio, el Universo era una nebulosa formada por partículas diminutas (más pequeñas que un átomo). Luego, cuando se combinaron, formaron átomos, que sirvieron como base para las galaxias estelares. Responder preguntas sobre qué sucedió antes de la explosión, así como qué la provocó, son las tareas más importantes de esta teoría del origen del Universo.
La tabla representa esquemáticamente las etapas de la formación del universo después del Big Bang.
| El estado del universo | Línea de tiempo | Temperatura esperada |
| Expansión (inflación) | De 10-45a 10-37 segundos | Más1026K |
| Aparecen quarks y electrones | 10-6 do | Más de 1013 K |
| Se forman protones y neutrones | 10-5 do | 1012K |
| Se forman núcleos de helio, deuterio y litio | Desde 10-4 hasta 3 min | Del 1011 al 109 K |
| Átomos formados | 400 mil años | 4000K |
| La nube de gas continúa expandiéndose | 15 millones de años | 300K |
| Nace las primeras estrellas y galaxias | 1000 millones de años | 20K |
| Las explosiones de estrellas provocan la formación de núcleos pesados | 3 mil millones de años | 10K |
| El proceso de nacimiento de las estrellas se detiene | 10-15 mil millones de años | 3K |
| La energía de todas las estrellas se agota | 1014 años | 10-2 K |
| Los agujeros negros se agotan y nacen las partículas elementales | 1040 años | -20K |
| La evaporación de todos los agujeros negros termina | 10100 años | De 10-60 a 10-40 K |
Como se deduce de los datos anteriores, el Universo continúa expandiéndose y enfriándose.
El constante aumento de la distancia entre las galaxias es el principal postulado: lo que distingue a la teoría del big bang. El surgimiento del universo de esta manera puede ser confirmado por la evidencia encontrada. También hay motivos paranegaciones.
Problemática de la teoría
Dado que la teoría del big bang no está probada en la práctica, no sorprende que haya varias preguntas que no pueda responder:
-
Singularidad. Esta palabra denota el estado del universo, comprimido en un solo punto. El problema de la teoría del big bang es la imposibilidad de describir los procesos que ocurren en la materia y el espacio en tal estado. La ley de la relatividad general no se aplica aquí, por lo que es imposible hacer una descripción matemática y ecuaciones para el modelado.
La imposibilidad fundamental de obtener una respuesta a la pregunta sobre el estado inicial del Universo desacredita la teoría de el principio. Sus exposiciones de no ficción tienden a pasar por alto o solo mencionan esta complejidad de pasada. Sin embargo, para los científicos que trabajan para proporcionar una base matemática para la teoría del Big Bang, esta dificultad se reconoce como un gran obstáculo.
- Astronomía. En este ámbito, la teoría del big bang se enfrenta al hecho de que no puede describir el proceso de origen de las galaxias. Con base en las versiones modernas de las teorías, es posible predecir cómo aparece una nube homogénea de gas. Al mismo tiempo, su densidad ahora debería ser de aproximadamente un átomo por metro cúbico. Para obtener algo más, uno no puede prescindir de ajustar el estado inicial del Universo. La f alta de información y experiencia práctica en esta área se convierten en serios obstáculos para seguir modelando.
También hay una discrepancia en términos de cálculola masa de nuestra galaxia y los datos obtenidos al estudiar la tasa de su atracción a la galaxia de Andrómeda. Aparentemente, el peso de nuestra galaxia es diez veces mayor de lo que se pensaba.
Cosmología y física cuántica
Hoy en día no existen teorías cosmológicas que no estén basadas en la mecánica cuántica. Después de todo, se trata de la descripción del comportamiento de las partículas atómicas y subatómicas. La diferencia entre la física cuántica y la física clásica (expuesta por Newton) es que esta última observa y describe objetos materiales, mientras que la primera asume una descripción exclusivamente matemática de la propia observación y medición. Para la física cuántica, los valores materiales no son objeto de investigación, aquí el observador mismo es parte de la situación en estudio.
Con base en estas características, la mecánica cuántica tiene dificultades para describir el Universo, porque el observador es parte del Universo. Sin embargo, hablando del surgimiento del universo, es imposible imaginar personas ajenas. Los intentos de desarrollar un modelo sin la participación de un observador externo se vieron coronados por la teoría cuántica del origen del Universo de J. Wheeler.
Su esencia es que en cada momento del tiempo hay una división del Universo y la formación de un número infinito de copias. Como resultado, se puede observar cada uno de los Universos paralelos y los observadores pueden ver todas las alternativas cuánticas. Al mismo tiempo, el mundo original y el nuevo son reales.
Patrón de inflación
La tarea principal que la teoría de la inflación está diseñada para resolver es convertirse enbusque respuestas a preguntas que la teoría del big bang y la teoría de la expansión dejan sin explorar. A saber:
- ¿Por qué se expande el universo?
- ¿Qué es el big bang?
Con este fin, la teoría inflacionaria del origen del Universo prevé la extrapolación de la expansión al punto cero en el tiempo, la conclusión de toda la masa del Universo en un punto y la formación de un cosmológico singularidad, que a menudo se conoce como el big bang.
Obviamente es la irrelevancia de la teoría general de la relatividad, que no se puede aplicar en este momento. Como resultado, solo se pueden aplicar métodos teóricos, cálculos y deducciones para desarrollar una teoría más general (o "nueva física") y resolver el problema de la singularidad cosmológica.
Nuevas teorías alternativas
A pesar del éxito del modelo de inflación cósmica, hay científicos que se oponen a él, calificándolo de insostenible. Su principal argumento es la crítica a las soluciones propuestas por la teoría. Los opositores argumentan que las soluciones resultantes dejan algunos detalles perdidos, en otras palabras, en lugar de resolver el problema de los valores iniciales, la teoría solo los envuelve hábilmente.
Alternative son varias teorías exóticas, cuya idea se basa en la formación de valores iniciales antes del big bang. Las nuevas teorías sobre el origen del universo se pueden describir brevemente de la siguiente manera:
- Teoría de cuerdas. Sus adherentes proponen, además de las habituales cuatro dimensiones de espacio y tiempo, introducir dimensiones adicionales. Podrían jugar un papeletapas tempranas del Universo, y por el momento estar en un estado compactado. Respondiendo a la pregunta sobre el motivo de su compactación, los científicos ofrecen una respuesta diciendo que la propiedad de las supercuerdas es la T-dualidad. Por lo tanto, las cuerdas se "bobinan" en dimensiones adicionales y su tamaño es limitado.
- Teoría de Bran. También se llama teoría M. De acuerdo con sus postulados, al comienzo de la formación del Universo, existe un espacio-tiempo pentadimensional estático y frío. Cuatro de ellos (espaciales) tienen restricciones o paredes: tres branas. Nuestro espacio es una de las paredes, y la segunda está oculta. La tercera tribrana está ubicada en un espacio de cuatro dimensiones, está limitada por dos branas límite. La teoría considera una tercera brana chocando con la nuestra y liberando una gran cantidad de energía. Son estas condiciones las que se vuelven favorables para el surgimiento de un big bang.
Las teorías cíclicas niegan la singularidad del big bang y afirman que el universo pasa de un estado a otro. El problema de tales teorías es el aumento de la entropía, según la segunda ley de la termodinámica. En consecuencia, la duración de los ciclos anteriores fue más corta y la temperatura de la sustancia fue significativamente más alta que durante el big bang. La probabilidad de que esto suceda es extremadamente baja
No importa cuántas teorías haya sobre el origen del universo, solo dos de ellas han superado la prueba del tiempo y superado el problema de la entropía cada vez mayor. Fueron desarrollados por los científicos Steinhardt-Turok y Baum-Frampton.
Estas teorías relativamente nuevas sobre el origen del universo se presentaron en los años 80 del siglo pasado. Tienen muchos seguidores que desarrollan modelos basados en él, buscan evidencia de validez y trabajan para resolver las inconsistencias.
Teoría de cuerdas
Una de las más populares entre la teoría del origen del universo es la teoría de cuerdas. Antes de pasar a la descripción de su idea, es necesario comprender los conceptos de uno de los competidores más cercanos, el modelo estándar. Asume que la materia y las interacciones pueden describirse como un cierto conjunto de partículas, divididas en varios grupos:
- Quarks.
- Leptones.
- Bosones.
Estas partículas son, de hecho, los componentes básicos del universo, ya que son tan pequeñas que no se pueden dividir en componentes.
Una característica distintiva de la teoría de cuerdas es la afirmación de que tales ladrillos no son partículas, sino cuerdas ultramicroscópicas que vibran. Al mismo tiempo, al oscilar a diferentes frecuencias, las cuerdas se convierten en análogos de varias partículas descritas en el modelo estándar.
Para entender la teoría, uno debe darse cuenta de que las cuerdas no son cualquier materia, son energía. Por lo tanto, la teoría de cuerdas concluye que todos los elementos del universo están hechos de energía.
El fuego es una buena analogía. Mirarlo da la impresión de su materialidad, pero no se puede tocar.
Cosmología para escolares
Las teorías sobre el origen del Universo se estudian brevemente en las escuelas en las clases de astronomía. Para estudiantesdescribe las principales teorías sobre cómo se formó nuestro mundo, qué le está sucediendo ahora y cómo se desarrollará en el futuro.
El propósito de las lecciones es familiarizar a los niños con la naturaleza de la formación de partículas elementales, elementos químicos y cuerpos celestes. Las teorías del origen del universo para niños se reducen a una presentación de la teoría del big bang. Los docentes utilizan material visual: diapositivas, tablas, carteles, ilustraciones. Su tarea principal es despertar el interés de los niños por el mundo que les rodea.
