Научные теории происхождения Вселенной

Эволюционная модель Вселенной, возникшей из чёрной дыры.

И.М. Куимов^1,a

¹ Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа закрытого административно-территориального образования Первомайский Кировской области, Россия,613648, Кировская область, ЗАТО Первомайский, пгт.Первомайский, ул.Волкова, 12

E- mail: ^a001 meridian@ mail. ru

Краткая аннотация.

В ходе исследования выяснено, что ускорение расширения Вселенной связано именно с наличием в ее центре черной дыры. Показано, что развитие Вселенной начинается с распада черной дыры и завершается ее образованием. Разработана эволюционная модель Вселенной, возникшей из чёрной дыры.

Ключевые слова:Вселенная, эволюция Вселенной, ускоряющееся расширение Вселенной, черная дыра, излучение Хокинга.

УДК: 524.8

PACS: 98.80. ВР    

Введение

С самого раннего детства автор исследования, вглядываясь в ночное небо, задавался вопросами, связанными с проблемой развития Вселенной. Он находил ответы в научно-популярных фильмах, книгах, журналах. Но лишь сейчас стал задумываться над истинным смыслом научных теорий, объясняющих, как появилась наша Вселенная, подвергать их сомнению.

Именно такой теорией стала теория Большого взрыва. С момента своего появления она претерпела кардинальные изменения. Дополненная, отредактированная, теория продолжала противоречить наблюдениям. Самым главным противоречием являлся факт, открытый в конце 90-х годов прошлого века. Расширение Вселенной, вопреки всем моделям Фридмана и теории Большого взрыва, не замедляется, а ускоряется. В попытках подстроить теорию Большого взрыва под новые данные, ученые ввели в неё понятие Темной энергии, фактически скрыв за словом «темная» непонимание введённых в теорию понятий и процессов.

Цель работы: дать альтернативное, но основанное на доказанных фактах, явлениях объяснение ускоряющегося расширения Вселенной.

Гипотеза исследования: предположим, наличие в центре Вселенной чёрной дыры, а следовательно, и возможность образования Вселенной из данного объекта.

Исходя из цели и гипотезы, были определены задачи исследования:

1. Рассмотреть уже существующие теории происхождения Вселенной.

2. Ознакомиться с экспериментально подтвержденными данными по теме (материалы сети Интернет, научные статьи по теме).

3. Дать альтернативное объяснение ускоряющемуся расширению Вселенной.

4. Построить на основе нашего объяснения новую эволюционную модель Вселенной

5. Создать наглядную компьютерную модель, иллюстрирующую развитие Вселенной, согласно новой теоретической модели.

Реализация поставленных задач осуществлялась по плану:

- Систематизировать уже существующие теории происхождения Вселенной.

-  Собрать и систематизировать сведения о текущем состоянии Вселенной.

- Дать альтернативное объяснение ускоряющемуся расширению Вселенной и привести доказательства, позволяющие такому объяснению иметь место.

- Собрать и систематизировать доказанные данные о процессах и явлениях, происходящих во Вселенной, которые могут объяснить ее текущее и прошлое состояние, дать прогноз для ее будущего состояния.

- Создать новую, непротиворечащую наблюдениям, модель эволюции Вселенной.

- Создать наглядную компьютерную модель, иллюстрирующую развитие Вселенной, согласно новой теоретической модели.

Сроки исследования: 2017 год.

Объект исследования: Вселенная.

Предмет исследования: эволюция Вселенной.

В ходе исследования использовались теоретические методы:

- сбор информации;

- исследование, изучение процессов, происходящих во Вселенной;

- работа с Интернет-ресурсами;

- обработка и анализ собранного теоритического материала;

- проведение умозрительного эксперимента;

- оформление результатов проектной деятельности с применением информационных технологий.

Исследование «Эволюционная модель Вселенной, возникшей из чёрной дыры» сможет решить проблему отсутствия непротиворечащего наблюдениям объяснения ускорения расширения Вселенной, к которой в настоящее время приковано основное внимание научного сообщества. Это и определяет его актуальность и значимость.

Теории происхождения Вселенной

Все теории происхождения Вселенной условно можно разделить на два типа: теории, согласно которым Вселенная создана Творцом и теории возникновения Вселенной, построенные на основе научных факторов.

Креационизм

Креационизм – псевдонаучная концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом. Идея длительное время являлась доминирующей, вплоть до конца XIX века, когда ускорился процесс накопления знаний в самых разных сферах науки (биология, астрономия, физика), а также широко распространилась эволюционная теория происхождения человека. В настоящее время креационизм представляет собой широкий спектр концепций — от сугубо богословских и философских до претендующих на научность. Тем не менее общим для этой совокупности концепций является то, что они отвергаются большинством учёных как ненаучные.

Научные теории происхождения Вселенной

Существует множество теорий происхождения Вселенной, построенных на основе научных фактов. За отсутствием необходимости опустим все предшествующие теории происхождения Вселенной (Аристотеля, Птолемея, Канта и др.), указав лишь на то, что каждая в той или иной является важной ступенью на пути к пониманию устройства и происхождения мироздания. Рассмотрим общепринятую на данный момент космологическую модель.

 Итак, Большой взрыв - общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

В наши дни обычно сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и иизначально существовало также представление о холодной начальной Вселенной. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения, и рассматривается наукой.

Наблюдаемая нами Вселенная, по современным представлениям, возникла примерно 13,77 млрд лет назад из некоторого начального сингулярного состояния и с тех пор непрерывно расширяется, при том охлаждаясь. Согласно известным ограничениям по применимости современных физических теорий, наиболее ранним моментом, который возможно описать, считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 10³² К и плотностью около 10⁹³ г/см. Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с очень высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

В период времени от нуля до 10⁻⁴³ секунд после Большого взрыва происходили процессы рождения Вселенной из сингулярности. До сих пор отсутствует законченная физическая теория, описывающая данный этап. По окончании этого этапа гравитационное излучение отделилось от вещества.

Приблизительно через 10⁻⁴² секунд после момента Большого взрыва фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции и завершился через 10⁻³⁶ секунд после момента Большого взрыва.

После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. Спустя некоторое время температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение.

Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии). После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения. Позже в данной работе мы покажем, что реликтовое излучение не обязательно является излучением, дошедшим до нас с эпохи рекомбинации водорода.

Необходимо отметить, что на всех стадиях Большого Взрыва выполняется так называемый космологический принцип — Вселенная в любой данный момент времени выглядит одинаково для наблюдателя в любой точке пространства. В частности, в любой данный момент во всех точках пространства плотность материи в среднем одинакова.