Теория большого взрыва

      Физик А. Гут из Массачусетского технологического института предложил свою теорию Большого взрыва, которая объясняет  спонтанное возникновение этой организации, устраняя необходимость искусственно вводить точные параметры в уравнения, описывающие исходное состояние  Вселенной. Его модель была названа  «инфляционной Вселенной». Суть ее в том, что внутри быстро расширяющейся, перегретой Вселенной небольшой  участок пространства охлаждается  и начинает расширяться быстрее, подобно тому, как переохлажденная  вода стремительно замерзает, расширяясь при этом. Эта фаза быстрого расширения позволяет устранить некоторые  проблемы, присущие стандартной теории Большого взрыва. Однако и эта модель не лишена недостатков и основным является то, что для того, чтобы  уравнения Гута правильно описывали  инфляционную Вселенную, ему пришлось очень точно задать исходные параметры  для своих уравнений. Гут и  его соавтор П. Штайнгарт признают, что в их модели «расчеты приводят к приемлемым результатам только в случае, если заданные исходные параметры  уравнений варьируют в очень  узком диапазоне. Большинство теоретиков (включая и нас самих) считают  исходные условия маловероятными».

      Теория  большого взрыва не дает однозначно объяснения происхождения галактик, представленные в данной работе два взгляда на эту проблему не являются единственными. С. Вайнберг в своей книге «Первые 3 минуты» пишет: «Теория возникновения  галактик представляет собой одну из самых трудных проблем астрофизики, проблем, еще очень далеких от разрешения».

      Все современные космологические теории опираются не только на классическую физику, но и на квантовую механику, которые принципиально отличается друг от друга. Если классическая физика занимается описанием поведения  материальных объектов, то квантовая  механика сосредоточена только на математическом описании процессов наблюдения и  измерения. Таким образом, вещественная материальная реальность исчезает из ее поля зрения. В квантовой механике наряду с объектом и инструментами  исследования третьим элементом  анализируемой картины становится наблюдатель. Поэтому применение квантовой  механики для описания Вселенной  сопряжено с трудностями, ведь по определению все наблюдатели  являются частью Вселенной и лишены возможности быть сторонним наблюдателем. В попытке сформулировать версию квантовой механики, которая не нуждается в постороннем наблюдателе, известный физик Дж. Уилер предложил модель, в соответствии с которой Вселенная постоянно расщепляется на бесконечное количество копий. Каждая параллельная Вселенная имеет своих наблюдателей, которые видят данный конкретный набор квантовых альтернатив, и все эти Вселенные реальны.

      В. Вит писал о своей реакции  на эту теорию в журнале «Физикс  тудэй»: «Я до сих пор помню потрясение, которое испытал, впервые ознакомившись  с теорией множественности миров. Мысль о том, что каждое мгновение  из меня появляется 10 в 100-ой степени, слегка отличающихся друг от друга двойников, и каждый из них продолжает беспрестанно делиться пока не изменится до неузнаваемости, не укладывается в рамки здравого смысла. Вот поистине картина бесконечно прогрессирующей шизофрении…».

      Мало  того, что теория относительности  и квантовая механика сами по себе в применении к космологии дают нелепые  и фантастические модели, большинство  ученых возлагают большие надежды  на несозданную еще теорию единого  поля, которая должна объединить в  себе теорию относительности и квантовую  механику. К сожалению обе теории, примененные в космологии, во многом противоречат друг другу.

      Таким образом, по моему мнению, все теории Большого взрыва не могут претендовать на роль научного объяснения происхождения  Вселенной. Однако ряд ученых в своих  выступлениях в популярных передачах, в своих публикациях в научно-познавательных журналах и в учебниках представляют дело так, как будто им удалось  объяснить происхождение Вселенной. Трудно представить себе что-либо более  далекое от истины. 

Заключение 

      Хотя  академик Я.Б. Зельдович не сомневался в правильности теории Большого взрыва, и в ее пользу говорит целый  ряд научных фактов, расчетов и  гипотез, некоторые ученые скептически  относятся к данной теории. В основе их аргументации лежат факты и  вопросы, не нашедшие своего освещения  в теории Большого взрыва:

      Во-первых, теория Большого взрыва не дает ответов  на следующие вопросы: Что заставило  вещество Вселенной расширяться? Что  происходило до начала расширения, до момента сингулярности? Конечны  ли пространство и масса? Откуда они  берутся?

      Во-вторых, несмотря на то, что теория Большого взрыва основывается на общей теории относительности, она допускает  разбегание некоторых частиц со скоростями, превышающими скорости света. Кроме  этого, указывая на ограничения возможной  плотности вещества (не более 10 ⁹⁷), выдвигается гипотеза о первоначальной точечности Вселенной, а следовательно, все-таки, о бесконечной плотности вещества (т.к. масса бесконечна).

      В-третьих, довольно абстрактно и вольно рассматриваются  такие сложные вопросы, как границы  и открытость Вселенной, евклидова  и неевклидова модель Вселенной.

      В- четвертых, не находят веского фактического подтверждения существование таких  частиц как гипероны и мезоны, которые  по теоретическим выкладкам «удобно» вписываются в существующую теорию.

      В-пятых, …

      Перечень  претензий неисчерпаем. Основное же замечание состоит в том, что  все методы анализа, исследования, выдвижение теорий и гипотез осуществляется при высокой степени допущений. Такая степень допущений не позволительна  для такой глобальной теории, как  теория Большого взрыва.

      В целом же знаний имеющихся в распоряжении человечества недостаточно для окончательного рассмотрения эволюции Вселенной, данный вопрос требует дальнейших серьезных  исследований и научных открытий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глоссарий

Адроны  – общее название элементарных частиц (барионов и мезонов), подверженных сильному взаимодействию, благодаря которому сохраняется устойчивость атомных ядер.

Античастицы – электрические частицы, масса и спин которых точно равен массе и спину частицы, а электрический заряд, магнитный момент и другие подобные характеристики равны по величине и противоположны по знаку тем же характеристикам частицы. Характерным свойством таких пар (частица-античастица) является их аннигиляция при столкновении и рождение их в процессах взаимодействия частиц высоких энергий.

Аннигиляция – превращение частиц и античастиц при их столкновении в другие частицы.

Барионы – «тяжелые» элементарные частицы с массой меньше протона и спином, равным 1/2. К ним относят, например нуклоны (протоны и нейтроны), а также много других частиц (см. кварки).

Бозоны – большой класс элементарных частиц с целочисленным спином (например, фотоны со спином 1). К этому классу принадлежат мезоны, промежуточные векторные бозоны и др. частицы.

Вектор-нуклоны – см. барионы.

Гама-излучение – излучение, возникающее при торможении заряженных частиц большой энергии в веществе, аннигиляции пар и т.д.

Глюоны – гипотические элементарные частицы (спин равен 1, масса покоя О), обеспечивающие взаимодействие между кварками.

Кварки – гипотические фундаментальные частицы, из которых, по современным представлениям, состоят все адроны (барионы из 3 кварков, мезоны из кварка и антикварка). Кварки обладают спином ½, барионным зарядом 1/3, электрическими зарядами –2/3 и +1,3 заряда протона, а также специфическим квантовым числом «цвет». Экспериментально (косвенно) обнаружено 6 типов кварков. В свободном состоянии не обнаружены.

Лептоны – физически наиболее легкие элементарные частицы со спином 1/2, не имеющие барионного заряда, но обладающие лептонным зарядом; к лептонам относятся электрон, тяжелый лептон, позитрон, нейтрино, мюон, несущий электрический заряд и их античастицы.

Мезоны – нестабильные элементарные частицы с массами, промежуточными между массами протона и электрона, спин равен 0 (см. кварки).

Мюон – нестабильные положительно и отрицательно заряженные элементарные частицы со спином 1/2, массой около 207 электронных масс и временем жизни ~10 ^–6 сек., относятся к лептонам.

Нейтрино – физически нестабильная нейтральная элементарная частица с массой, равной, по видимому 0 и спином 1/2. Относятся к лептонам. Возникает при бета-распаде атомных ядер и при распаде элементарных частиц; чрезвычайно слабо взаимодействует с веществом.

Нейтроны – физически и электрически нейтральный элемент частицы с массой, почти равной массе протона и спином 1/2; входит в состав атомных ядер, в свободном состоянии нестабилен, время жизни 16 мин (см. барионы).

Пионы (p-мезоны) – группа трех нестабильных элементарных частиц (адронов) с нулевым спином и массой около 207 э.м.; 2 пиона (p ⁺ и p ^-) несут элементарный заряд, третий (p ⁰) электрически нейтрален. Являются переносчиками ядерных сил.

Протон – стабильная элементарная частица со спином 1/2 и массой в 1836 э.м. (~ 10 ^–24 гр.), относящаяся к барионам; ядро легкого изотопа атома водорода (протия). Вместе с нейтронами образует все атомные ядра.

Цвет – квантовое число, характеризующее кварки и глюоны. Для каждого типа кварков принимает одно из трех значений. В квантовой хромодинамике с «цветом» связан специфический «цветовой заряд», определяющий взаимодействие «цветных» частиц.

Электрон – стабильная отрицательно заряженная элементарная частица со спином 1/2, массой около 9*10 ^–28 гр. и магнитным моментом, равным магнетону Бора. Относится к лептонам и участвует в электромагнитном и слабом гравитационном взаимодействиях. Электрон – один из основных структурных элементов вещества. Электронные оболочки атомов определяют основные оптические, электрические, магнитные и химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твердых тел.

Список  использованной литературы 

1. Демин  В.Н. «Тайны Вселенной», «Наука»,  Москва, 1998 г. 

2. Клечек  Й. И Якеш П. «Вселенная и  земля», «Артия», Прага, 1986 г. (издание  на русском языке). 

3. Кесарев  В.В. «Эволюция вещества во  Вселенной», «Атомиздат», Москва, 1989 г. 

4. Левитан  Е.П. «Эволюционирующая Вселенная», «Просвещение», Москва, 1993 г. 

5. Марочник  Л.С., Насельский П.Д. «Вселенная: вчера, сегодня, завтра», сборник  «Космонавтика, астрономия», выпуск  № 2 за 1983 г. 

6. Нарликар  Дж. «Неистовая Вселенная», издательство  «Мир», Москва, 1985 г. 

7. Новиков  И.Д. «Эволюция Вселенной», 3 издание,  «Наука», Москва, 1993 г. 

8. «Большие  проблемы Большого взрыва», журнал  «Истоки», № 1 за 1999 г.