Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
28.06 11:23 - Произходът на Вселената
Автор: zahariada Категория: Технологии   
Прочетен: 688 Коментари: 0 Гласове:
0


Постингът е бил сред най-популярни в категория в Blog.bg
 
Стивън Хоукинг
   
  Произходът на Вселената http://www.hawking.org.uk/the-origin-of-the-universe.html


Тази лекция е интелектуалната собственост на професор SWHawking. Не можете да възпроизвеждате, редактирате, превеждате, разпространявате, публикувате или приемате този документ по никакъв начин без разрешението на професор Хокинг. 

Имайте предвид, че в този документ може да има неправилни правописа, препинателни знаци и / или граматика.Това е да се позволи правилно произношение и синхронизиране на речта.
image Чуваш ли ме? 

Според хората на Бошонго в Централна Африка в началото имало само тъмнина, вода и великият бог Бумба. Един ден Бомба, болезнено от болки в корема, повръщаше на слънцето. Слънцето изсуши част от водата, оставяйки земя. Все още в болка, Bumba повърна нагоре по луната, звездите, а след това и някои животни. Леопардът, крокодилът, костенурката и накрая човекът. 

Този мит за създаване, както и много други, се опитва да отговори на въпросите, които всички питаме. Защо сме тук? Откъде идвахме? Отговорът, който обикновено се дава, е, че хората са от сравнително нов произход, защото трябва да е било очевидно, дори в ранните времена, че човешката раса се е подобрявала в знанията и технологиите. Така че не може да е около толкова дълго, или щеше да се развива още повече. Например, според Епископ Ушер, книгата на Битие поставила създаването на света на 9 сутринта на 27 октомври, 4,004 г.пр.Хр. От друга страна, физическата обстановка, като планините и реките, се променя много малко в човешкия живот. Затова се смяташе, че те са постоянни фон, или че са съществували завинаги като празен пейзаж, или са били създадени едновременно с хората. Не всеки, обаче, 

Например Аристотел, най-известният от гръцките философи, вярва, че вселената е съществувала вечно. Нещо вечно е по-съвършено от нещо създадено. Той предложи причината, поради която виждаме, че напредъкът е бил, че наводненията или други природни бедствия многократно са поставяли цивилизацията в началото. Мотивацията за вяра в една вечна вселена беше желанието да се избегне налагането на божествена намеса, за да се създаде Вселената и да се задейства. И обратното, тези, които вярват, че вселената има начало, я използват като аргумент за съществуването на Бог като първата причина или основен двигател на вселената. 

Ако някой вярваше, че вселената има начало, очевидният въпрос е какво се е случило преди началото? Какво прави Бог преди да направи света? Подготвя ли Ада за хора, които задават такива въпроси? Проблемът дали вселената е започнала или не е била голяма загриженост за немския философ Емануел Кант. Той чувстваше, че има логически противоречия, или антимонии, или иначе. Ако Вселената имаше начало, защо чакаше безкрайно време, преди да започне? Той нарече тази теза. От друга страна, ако Вселената е съществувала завинаги, защо е необходимо безкрайно време да стигнем до сегашния етап? Той го нарече антитезата. Както тезата, така и антитезата зависеха от предположението на Кант, заедно с почти всички останали, времето беше Абсолютно. Това означава, тя премина от безкрайното минало до безкрайното бъдеще, независимо от всяка вселена, която може или не може да съществува на този фон. Това все още е картината в съзнанието на много учени днес. 

Въпреки това през 1915 г. Айнщайн представя своята революционна обща теория за относителността. В това пространството и времето вече не бяха Абсолютни, вече не бяха фиксиран фон на събитията. Вместо това те са динамични количества, които са били оформени от материята и енергията във Вселената. Те са били дефинирани само във Вселената, така че нямаше смисъл да се говори за време преди вселената да започне. Би било като да поискате точка на юг от Южния полюс. Не е определено. Ако вселената е била по същество непроменена във времето, както обикновено се приемаше преди 20-те години на 20-ти век, нямаше да има причина, че времето не трябва да се определя произволно далеч назад. Всяко така наречено начало на Вселената ще бъде изкуствено, в смисъл, че може да се разшири историята обратно към по-ранни времена. Така може да се окаже, че вселената е създадена миналата година, но с всички спомени и физически доказателства, да изглеждат като много по-стари. Това повдига дълбоки философски въпроси за смисъла на съществуването. Ще се справя с тях, като приемам това, което се нарича, позитивистичният подход. В това, идеята е, че ние интерпретираме приноса от нашите сетива по отношение на модела, който правим от света. Не може да се зададе въпросът дали моделът представлява реалност, а само дали тя работи. Моделът е добър модел, ако първо интерпретира широк спектър от наблюдения по отношение на прост и елегантен модел. И второ, ако моделът прави определени прогнози, които могат да бъдат тествани и евентуално фалшифицирани чрез наблюдение. идеята е, че ние интерпретираме приноса от нашите сетива по отношение на модела, който правим от света. Не може да се зададе въпросът дали моделът представлява реалност, а само дали тя работи. Моделът е добър модел, ако първо интерпретира широк спектър от наблюдения по отношение на прост и елегантен модел. И второ, ако моделът прави определени прогнози, които могат да бъдат тествани и евентуално фалшифицирани чрез наблюдение. идеята е, че ние интерпретираме приноса от нашите сетива по отношение на модела, който правим от света. Не може да се зададе въпросът дали моделът представлява реалност, а само дали тя работи. Моделът е добър модел, ако първо интерпретира широк спектър от наблюдения по отношение на прост и елегантен модел. И второ, ако моделът прави определени прогнози, които могат да бъдат тествани и евентуално фалшифицирани чрез наблюдение. 

По отношение на позитивистичния подход, човек може да сравни два модела на Вселената. Един, в който вселената е създадена миналата година и в която вселената е съществувала много по-дълго. Моделът, в който вселената съществува повече от една година, може да обясни неща като идентични близнаци, които имат обща причина повече от година. От друга страна, моделът, в който вселената е създадена миналата година, не може да обясни такива събития. Така че първият модел е по-добър. Не може да се попита дали вселената наистина съществуваше преди една година или просто се появи. В позитивистичния подход те са еднакви. В непроменена вселена няма да има естествена отправна точка. Ситуацията се промени радикално, обаче, когато Едуин Хъбъл започна да прави наблюдения със сто инчовия телескоп на връх Уилсън през 20-те години на миналия век. 

Хъбъл установи, че звездите не са разпределени равномерно в пространството, но се събират в огромни колекции, наречени галактики. Чрез измерване на светлината от галактиките, Хъбъл можеше да определи скоростта си. Очакваше, че толкова галактики ще се придвижат към нас, докато се отдалечават. Това е, което човек би имал във вселена, която с времето не се е променила. Но за негова изненада, Хъбъл установи, че почти всички галактики се отдалечават от нас. Още повече, че галактиките бяха от нас, толкова по-бързо се отдалечаваха. Вселената не се е променила с течение на времето, както всеки беше помислил преди. Разширява се. Разстоянието между отдалечени галактики нараства с течение на времето. 

Разширяването на Вселената беше едно от най-важните интелектуални открития на 20-ти век или на всеки век. То преобразува дебата за това дали вселената има начало. Ако галактиките се размиват сега, те трябва да са били по-близки заедно в миналото. Ако скоростта им е била постоянна, всички те биха били на върха един на друг преди около 15 милиарда години. Това ли беше началото на Вселената? Много учени бяха все още недоволни от вселената, която имаше начало, защото сякаш предполагаше, че физиката се е разрушила. Човек би трябвало да се обърне към външна агенция, която за удобство може да се обади на Бог, за да определи как започна Вселената. Поради това те развиват теории, в които вселената се разширява в днешно време, но няма начало. Едната беше теорията "Стационарна държава", предложена от Бонди, Злато,

В теорията "Стационарна държава", тъй като галактиките се раздвижват, идеята е, че нови галактики ще се образуват от материя, която се предполага, че непрекъснато се създава през цялото пространство. Вселената би съществувала завинаги и щеше да изглежда така по всяко време. Последното свойство имаше голямата добродетел от позитивистична гледна точка, че е определена прогноза, която може да бъде изпитана чрез наблюдение. Групата за радиоастрономия в Кембридж, под ръководството на Мартин Райл, направи проучване на слабите радио източници в началото на 60-те години на миналия век. Те бяха разпределени сравнително равномерно в небето, което показва, че повечето от източниците лежат извън нашата галактика. По-слабите източници ще бъдат по-далеч средно. Теорията "Стационарна държава" прогнозира формата на графиката на броя на източниците спрямо силата на източника. Но наблюденията показаха по-слаби източници, отколкото се очакваше, което показва, че източниците на плътност са били по-високи в миналото. Това противоречи на основното предположение на теорията за стабилната държава, че всичко е постоянно във времето. Заради това и поради други причини, теорията "Стационарна държава" беше изоставена. 

Друг опит да се избегне началото на вселената е предположението, че е имало предишна фаза на договаряне, но поради ротация и местни нередности, въпросът не би паднал на една и съща точка. Вместо това, различни части от материята биха се пропуснали един друг и вселената ще се разшири отново, като плътността остава ограничена. Двама руснаци, Лихшиц и Халатников, всъщност твърдят, че са доказали, че едно общо свиване без точна симетрия винаги ще доведе до отскачане, като плътността остава ограничена. Този резултат беше много удобен за марксисткия ленинистки диалектически материализъм, защото избягваше неудобни въпроси за създаването на Вселената. Следователно тя стана статия на вяра за съветските учени.

 Когато Lifshitz и Khalatnikov публикуваха своите твърдения, аз бях 21 годишен студент, търсещ нещо, за да завърша докторската си дисертация. Не вярвах на така нареченото доказателство и тръгнах с Роджър Пенроус да разработи нови математически техники, за да проучи въпроса. Показахме, че вселената не може да се отърси. Ако правилната теория на относителността на Айнщайн е вярна, ще има отделна точка, точка на безкрайна плътност и пространствено време, в която времето има начало. Наблюдателни наблюдения, които потвърждават идеята, че вселената е имала много гъсто начало, дойдоха през октомври 1965 г., няколко месеца след първия ми сингулярност, с откриването на слаб фон на микровълни в космоса. Тези микровълнови печки са същите като тези в микровълновата печка, но много по-малко мощни. Те биха нагрявали пицата ви само до минус 271 градуса 3 градуса по Целзий, не много добре за размразяване на пицата, да не говорим за готвене. Можете действително да наблюдавате тези микровълни сами. Задайте телевизора си на празен канал. Няколко процента от снега, който виждате на екрана, ще бъдат причинени от този фон на микровълни. Единствената разумна интерпретация на фона е, че радиацията е останала от началото на много горещо и плътно състояние. С разширяването на вселената радиацията щеше да се охлади, докато не беше само слаб остатък, който наблюдаваме днес. Единствената разумна интерпретация на фона е, че радиацията е останала от началото на много горещо и плътно състояние. С разширяването на вселената радиацията щеше да се охлади, докато не беше само слаб остатък, който наблюдаваме днес. Единствената разумна интерпретация на фона е, че радиацията е останала от началото на много горещо и плътно състояние. С разширяването на вселената радиацията щеше да се охлади, докато не беше само слаб остатък, който наблюдаваме днес. 

Въпреки че теоремите за уникалност на Пенроуз и мен, предсказаха, че вселената има начало, те не са казали как е започнала. Уравненията на общата относителност биха се скъсали от особеностите. Така теорията на Айнщайн не може да предвиди как ще започне Вселената, а само как ще се развие, след като тя започне. Има две нагласи, които можем да вземем за резултатите от Пенроуз и себе си. Единият е, че Бог избра как започна Вселената поради причини, които не можем да разберем. Това е гледната точка на папа Йоан Павел. На конференцията за космологията във Ватикана папата казал на делегатите, че е добре да изучава вселената след началото, но те не трябва да се запитат за самото начало, защото това беше моментът на сътворението и Божието дело. Радвах се, че осъзнах, че бях представил доклад на конференцията, в който се предполагаше, че вселената е започнала. Не ми се прииска мисълта да бъде предадена на Инквизицията, подобно на "Галилео". 

Другата интерпретация на нашите резултати, която е облагодетелствана от повечето учени, е, че тя показва, че общата теория на относителността се разпада в много силните гравитационни полета в ранната вселена. Тя трябва да бъде заменена от по-пълна теория. Все пак човек би очаквал това, тъй като общата относителност не отчита малката мащабна структура на материята, която се управлява от квантовата теория. Това няма значение, тъй като мащабът на Вселената е огромен в сравнение с микроскопичните везни на квантовата теория. Но когато Вселената е размерът на Планк - милиард трилиона трилиона от сантиметър, двете скали са еднакви и трябва да се вземе предвид квантовата теория. 

За да разберем произхода на Вселената, трябва да комбинираме Общата теория на относителността с квантовата теория. Най-добрият начин да го направите изглежда е да използвате идеята на Файнман за сума за история. Ричард Фейнман беше колоритен герой, който свири балонските барабани в лента в Пасадена и беше блестящ физик в Калифорнийския технологичен институт. Той предложи системата да получи от държава А, държава Б по всеки възможен път или история. Всеки път или история има определена амплитуда или интензитет, а вероятността за преминаване на системата от А до В е дадена чрез натрупване на амплитудите за всеки път. Ще има история, в която луната е направена от синьо сирене, но амплитудата е ниска, което е лоша новина за мишките. 

Вероятността за състояние на Вселената в настоящия момент се дава чрез натрупване на амплитудите за всички истории, които завършват с това състояние. Но как започна историята? Това е въпросът за произход в друг вид. Необходимо ли е от Творец да определи как започна Вселената? Или е първоначалното състояние на вселената, определено от закона на науката? Всъщност този въпрос би възникнал, дори ако историята на вселената се върна в безкрайното минало. Но е по-непосредствено, ако Вселената започна преди 15 милиарда години. Проблемът за това, което се случва в началото на времето, е малко като въпроса за случилото се в края на света, когато хората смятаха, че светът е плосък. Дали светът е плоска плоча с морето, изливащо се над ръба? Тествах това експериментално. Бях навсякъде по света и не съм паднал. Както всички знаем, проблемът с това, което се случва в края на света, беше решен, когато хората осъзнаха, че светът не е плоска, а извита повърхност. Времето обаче изглеждаше различно. Изглеждаше, че е отделен от космоса и е като железопътен модел. Ако имаше начало, щеше да има някой, който да пусне влаковете. Общата теория на относителността на Айнщайн унифицира времето и пространството като пространствено време, но времето все още се различаваше от космоса и беше като коридор, който или имаше начало и край, или продължил завинаги. Въпреки това, когато съчетаваме общата относителност с квантовата теория, Джим Хартъл и аз осъзнахме, че времето може да се държи като друга посока в пространството при екстремни условия. Това означава, че човек може да се отърве от проблема с времето с начало, по подобен начин, в който се отървахме от ръба на света. Да предположим, че началото на Вселената е като Южния полюс на Земята, със степента на широчината, която играе ролята на времето. Вселената ще започне като точка на Южния полюс. Докато се движи на север, кръговете с постоянна ширина, представляващи размера на Вселената, ще се разширят. Да се ​​питам какво се е случило преди началото на вселената ще стане безсмислен въпрос, защото няма нищо на юг от Южния полюс. 

Времето, измерено в градуси по ширина, ще има начало на Южния полюс, но Южният полюс е като всяка друга точка, поне така ми е казано. Бях в Антарктида, но не и в Южния полюс. Същите закони на природата държат на Южния полюс, както на други места. Това ще премахне възрастовото възражение пред вселената, която има начало; че ще бъде място, където нормалните закони се скъсаха. Началото на Вселената ще се управлява от законите на науката. Картината, която Джим Хартъл и аз разработихме за спонтанното квантово творение на вселената, ще бъде малко подобно на образуването на мехурчета пара във вряща вода. 

Идеята е, че най-вероятните истории на Вселената ще бъдат като повърхностите на мехурчетата. Ще се появят много малки мехурчета и отново ще изчезнат. Те биха отговаряли на мини-вселени, които биха се разширили, но щяха отново да се срутят, докато все още са с микроскопичен размер. Те са възможни алтернативни вселени, но те не са от голям интерес, тъй като те не издържат достатъчно дълго, за да развият галактики и звезди, да не говорим за интелигентен живот. Някои от малките мехурчета, обаче, растат до определен размер, при който са безопасни от повторното разпадане. Те ще продължат да се разрастват с все по-висок темп и ще формират балончетата, които виждаме. Те ще съответстват на вселени, които биха започнали да се разширяват с все по-висок темп. Това се нарича инфлация, подобно на начина, по който цените се покачват всяка година. 

Световният рекорд за инфлацията е в Германия след Първата световна война. Цените са се увеличили с десет милиона за период от 18 месеца. Но това не беше нищо в сравнение с инфлацията в ранната вселена. Вселената се разширява с фактор от милиони трилиони трилиона за една малка част от секундата. За разлика от инфлацията в цените, инфлацията в ранната вселена беше много хубаво нещо. Тя произведе една много голяма и еднаква вселена, точно както наблюдаваме. Но това не би било съвсем равномерно. В сумата за историите, историите, които са много малко нередовни, ще имат почти толкова високи вероятности, колкото напълно унифицираната и редовна история. Ето защо теорията прогнозира, че ранната Вселена вероятно ще бъде леко нееднаквена. Тези неравности биха предизвикали малки вариации в интензивността на микровълновия фон в различни посоки. Микровълновият фон е наблюдаван от спътника на картата и е установено, че има точно предвидените вариации. Така че знаем, че сме в правилната посока. 

Нередностите в ранната вселена ще означават, че някои региони ще имат малко по-висока плътност от други. Гравитационното привличане на допълнителната плътност ще забави разширяването на района и в крайна сметка може да доведе до колапс на региона, за да се образуват галактики и звезди. Погледнете добре картата на микровълновото небе. Това е синият печат за цялата структура във Вселената. Ние сме продукт на квантовите колебания в най-ранната Вселена. Бог наистина играе зарове. 

Ние направихме огромен напредък в космологията през последните сто години. Общата теория на относителността и откриването на разширяването на вселената разбиха старата картина на някога съществуваща и някога трайна вселена. Вместо това общата теория на относителността прогнозира, че вселената и самото време ще започнат в големия взрив. Предполагаше също, че времето ще приключи в черни дупки. Откриването на космическия микровълнов фон и наблюденията на черни дупки подкрепят тези заключения. Това е дълбока промяна в нашата картина на вселената и на самата реалност. Въпреки че общата теория на относителността предсказва, че вселената трябва да е дошла от период на висока кривина в миналото, не можеше да предвиди как ще излезе вселената от големия взрив. Така общата теория на относителността не може да отговори на централния въпрос в космологията: Защо вселената е такава? Ако обаче общата теория на относителността се комбинира с квантовата теория, може да бъде възможно да се предскаже как ще започне вселената. Първоначално тя ще се разширява с все по-висок темп.

По време на така наречения инфлационен период бракът на двете теории прогнозира, че ще се развият малки колебания и ще доведат до образуването на галактики, звезди и цялата друга структура във Вселената. Това се потвърждава от наблюденията на малки неравности в космическия микровълнов фон, с точно предвидените свойства. Така изглежда, че сме на път да разберем произхода на вселената, макар че ще е необходима много повече работа. Нов прозорец в най-ранната вселена ще бъде отворен, когато можем да открием гравитационни вълни чрез точно измерване на разстоянията между космически кораби. Гравитационните вълни се разпространяват свободно за нас от най-ранните времена, без да се пренебрегват никакви намеси. За разлика от това, светлината се разсейва много пъти от свободните електрони. Разсейването продължава, докато електроните замръжат, след 300 000 години.  

Въпреки че имаше големи успехи, не всичко е решено. Все още нямаме добра теоретична представа за наблюденията, че разширяването на Вселената се ускорява отново след дълъг период на забавяне. Без такова разбиране не можем да бъдем сигурни в бъдещето на Вселената. Ще продължи ли да продължи да се разширява завинаги? Инфлацията е закон на природата? Или все пак вселената ще се срине отново? Нови резултати от наблюдения и теоретичен напредък идват бързо. Козмологията е много вълнуващ и активен предмет. Ние се приближаваме към отговарянето на старите въпроси. Защо сме тук? Откъде идвахме? 

Благодаря ви, че ме изслушахте. 



Гласувай:
0
0



Спечели и ти от своя блог!
Няма коментари
Търсене

За този блог
Автор: zahariada
Категория: Политика
Прочетен: 22466502
Постинги: 12321
Коментари: 17529
Гласове: 23296
Архив
Календар
«  Септември, 2018  
ПВСЧПСН
12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930