Джейк Хеберт

Космологія займається дослідженням походження і структури Всесвіту. Великий вибух є переважаючою космологічної моделлю, і тому більшість астрономів інтерпретує всі свої спостереження в рамках саме цієї парадигми.

Космологія Великого вибуху (або теорія гарячого Всесвіту) складається з безлічі дивних понять, таких як інфляція, темна енергія, екзотичні форми темної матерії і Мультивсесвіт. Незважаючи на те, що такі надійні наукові концепції, як квантова механіка або відносність, можуть і справді здаватися незвичними або нелогічними, дивні думки вчених-космологів можуть бути спробами оживити вмираючу теорію. Багато дивного і незрозумілого в сучасній космології з'явилася через те, що вчені спробували підігнати дані під теорію Великого вибуху. Космологія може здатися дещо лякає того, хто не розбирається в усьому цьому, але якщо подумати про причини, за якими космологи вдаються до таких дивних концепціям, як інфляція, відразу стає зрозуміло, що модель Великого вибуху знаходиться під загрозою.

Багато дивного і незрозумілого в сучасній космології з'явилася через те, що вчені спробували підігнати дані під теорію Великого вибуху.

В основі теорії Великого вибуху лежить припущення, що в космосі немає ніяких особливих місць. 1 Так як край або центр був би цим самим «особливим» місцем, отже, у Всесвіті немає ні краю, ні центру. 2

Припущення про відсутність у Всесвіті особливих місць веде до трьох варіантів «вигину всесвіту» - іншими словами космос може бути плоским, сферичним або гіперболічним. 3, 4 Плоске простір повинен мати 3-D геометрію, аналогічну 2-D геометрії плоского листка паперу. Подібним чином геометрія сферичного або гіперболічного космосу відповідає геометрії поверхні кулі і сідла. У плоскому просторі промені ніколи не перетинаються. У сферичному просторі вони сходяться, а в гіперболічному розходяться. Коли ви дивитеся на об'єкт, він має кутовий розмір (наприклад, кутовий розмір місяця становить приблизно половину градуса). Якби космос був сферичним або гіперболічним, об'єкт, розташований від нас на дуже далекому (космологічної) відстані, мав би не такий кутовий розмір, як в плоскому просторі при тому ж самому відстані. Іншими словами об'єкт здавався б більшими або менше, ніж він є насправді. У плоскій Всесвіту кутовий розмір сильно віддаленого об'єкта не був би спотворений.

Довгохвильове, майже рівномірний електромагнітне випромінювання (мікрохвильове випромінювання) приходить до нас з усіх боків космосу. В рамках моделі Великого вибуху, вважається, що це мікрохвильове фонове випромінювання (МФІ) являє собою реліктове випромінювання, яке прийшло до нас приблизно через 390 000 років після Великого вибуху. Усередині МФІ присутні гарячі точки - області, що характеризуються температурою, злегка вище середньої. Якби ви могли бачити в небі цю точку неозброєним оком, вона мала б кутовий розмір. Відповідно до теорії Великого вибуху, якщо велика Всесвіт плоска, то основні точки МФІ мають кутовий розмір, рівний приблизно 1 °. Оскільки кутовий розмір основних гарячих точок дорівнює приблизно 1 °, космологи прийшли до висновку, що ми живемо в плоскій Всесвіту. 5 Однак цей прогноз складений чисто на припущеннях про Великий вибух. Іншими словами, якщо Великого вибуху не було, гарячі точки з кутовим розміром 1 ° все одно можуть наповнювати Всесвіт, яка не є плоскою.

Космологи підрахували поточне значення масової густини ρo Всесвіту, тобто середня кількість маси всередині даного обсягу простору. Так як енергія, згідно з відомою формулою Ейнштейна E = mc², має масу, при визначенні значення ρo, слід враховувати як матерію, так і енергію. Космологічна модель Великого вибуху передбачає існування особливої, «критичної» щільності Всесвіту, ρc. Плоска Всесвіт передбачає, що значення ρo має дорівнювати поточному значенню ρc.

Спостереження показують, що ρo набагато менше, ніж критична щільність ρc. 6 Оскільки космологи впевнені в плоскій Всесвіту, вони вважають, що ρo має дорівнювати ρc. Це говорить про те, що існує якась невиявлена ​​енергія, яка і відповідає за цю явну нестачу. І тут на допомогу приходить «темна енергія», яка нібито становить приблизно 70 відсотків загальної енергії Всесвіту. 7

Спостерігаючи далекі супернові зірки, учені прийшли до висновку, що ця темна енергія викликає підвищення швидкості розширення Всесвіту. 8, 9 Однак на думку Джорджа Елліса, одного з провідних космологів-теоретиків (і співавтор класичної роботи Стівена Хокінга про відносність і космології 10 ), Ефекти, викликані неоднорідністю простору, можуть бути причиною того, що космологи «бачать» підвищення швидкості, якого насправді не існує. 11

Плоска Всесвіт вносить в модель Великого вибуху чимало проблем, оскільки для плоского космосу необхідно, щоб ρo, поточне значення середньої масової щільності ρ, було дорівнює значенню критичної щільності ρc. В рамках домінуючої теорії, якщо сьогоднішнє ρ = ρc, ці величини повинні були бути однаковими і незабаром після вибуху, незважаючи на той факт, що у Всесвіті значення ρ згодом мало зменшуватися. Це відбувалося б через те, що навіть крихітні відхилення ρ від ρc швидко збільшувалися б. Якби значення ρ в ранньому Всесвіті було б менше тодішнього значення ρc, Всесвіт розширилася б занадто швидко і в ній не утворилися б галактики. Однак якби значення ρ було б більше значення ρc, стався б колапс Всесвіту в «великому стисненні». Щоб уникнути всіх цих крайнощів потрібна була б просто безглузда підстроювання - відразу ж після Великого вибуху, значення ρ і ρc повинні були б збігатися з точністю до понад 50 знаків після коми! 12 Все це, безсумнівно, проблематично для тих, хто прагне пояснити наше існування без Творця!

Теорія Великого вибуху пов'язана з ще одним ускладненням - проблемою «горизонту» або «изотропии»: МФІ, що приходить з однієї частини неба, майже таке ж, як МФІ, що приходить з іншої частини неба. Це означає, що сильно віддалені частини передбачуваного «первинного вогняного кулі» мали, по суті, однакову температуру. Однак, через те, що в ранньому Всесвіті існували нібито безладні умови, сильно віддалені один від одного області вогненної кулі повинні були б мати різну температуру. Температура віддалених областей могла бути однаковою, якби електромагнітне випромінювання перейшло б з теплих частин в прохолодні частини вогненної кулі (аналогічно тому то, як ви тепло вам від вихідної енергії багаття). Однак так як швидкість передачі електромагнітного випромінювання дорівнює швидкості світла, навіть 13.7 мільярдів років (передбачуваний вік Всесвіту) було б недостатньо, щоб воно могло долати величезні відстані між сильно віддаленими одна від одної областями Всесвіту. 13 Скептики часто використовують аргумент проти біблійного створення, що ми не можемо бачити світло далеких зірок у Всесвіті, якій 6000 років, але модель Великого вибуху і сама не здатна впоратися з проблемами подорожі світла і часу! 14

Ще одна перешкода - проблема «магнітного монополя». Деякі теорії у фізиці елементарних частинок, відомі як теорії великого об'єднання (ТВО), припускають, що при надвисокої енергії три фундаментальні взаємодії об'єднуються. Теорія Великого вибуху і ТВО пророкують, що Всесвіт повинен бути наповнена магнітними монополіями - магнітами з одним магнітним полюсом. 15 Але ніхто і ніколи не бачив жодного монополя. Вам не обов'язково вдаватися в усі деталі ТВО, щоб зрозуміти, що це досить скрутна ситуація для Великого вибуху!

Для вирішення цих проблем теоретики запропонували інфляцію - дуже швидке, короткочасне збільшення швидкості розширення ранньому Всесвіті. Таке збільшення, очевидно, повністю усуває необхідність екстремальної настройки значення ρ. Вважається, що інфляція розширила Всесвіт настільки, що для нас вона виглядає плоскою, хоча може такою й не бути (куля здається нам плоским, якщо ми дивимося на нього зблизька). Схоже, проблема «горизонту» вирішена. Інфляція нібито викликала таке швидке розширення простору (зі швидкістю набагато швидше за швидкість світла 16 ), Що області космосу, які в ранньому Всесвіті раніше могли «говорити» один з одним, віддалилися і їх «спілкування» припинилося. В кінцевому підсумку колосальне розширення в результаті інфляції в розмірах Всесвіту імовірно додалося щільність магнітного монополя, тому ми (що дуже зручно, погодьтеся) не можемо бачити магнітні монополі, прогнозовані ТВО і теорією Великого вибуху.

Поборники Великого вибуху визнають, що не мають будь-яких свідчень інфляції, яку вони так жадають довести. 17, 18 Це й не дивно, з огляду на той факт, що інфляція і не була частиною первісної моделі Великого вибуху, а з'явилася пізніше, як імпровізована ідея, необхідна для вирішення серйозних (і навіть фатальних) труднощів теорії.

Згодом теоретики прийшли до висновку, що їх ранні ідеї про інфляцію були занадто спрощеними. Більш сучасні погляди на інфляцію припускають, що вона не закінчилася раптово, і що різні галузі космосу перестали роздуватися в різний час. В результаті такого сценарію утворилося безліч «пузирчастих» або «кишенькових» всесвітів, з яких наша - всього лише одна у величезній мультивселенной. 19

Одним словом, причина дивацтва сучасної космології криється в прийнятті Великого вибуху і різних концепцій, придуманих для просування цієї моделі.

На додаток до всіх своїх дивацтв, Великий вибух також призводить до висновку, що більшість матерії у Всесвіті не є тією «нормальної», відомої нам атомної матерією. Один з аргументів на користь Великого вибуху полягає в тому, що він пояснює відносне достаток «легких» хімічних елементів, таких як водень, гелій і літій. Однак, ядерний рецепт, який відповідає за достаток цих легких елементів, також фіксує загальна кількість протонів і нейтронів (класифікуються як баріони), вироблених Великим вибухом. Оскільки атоми містять протони і нейтрони, вони класифікуються як баріонна речовина. Спостереження вказують на те, що на додаток до спостерігається нами світиться матерії (зірки і світиться газ), можливо, існує величезна кількість несветящегося темної речовини. Космологи часто стверджують, що співвідношення загальної матерії до видимої матерії складає приблизно десять до одного. 20 Це має означати, що темна матерія складає приблизно 90 відсотків матерії всесвіту. Пояснити цю «відсутню» темну матерію досить важко. Саме тому космологи-креаціоністи і еволюціоністи припустили, що те, що ми розуміємо як великі кількості темної матерії, фактично може бути результатом невідомої фізики. 21, 22

Однак для моделі Великого вибуху темна матерія представляє особливу проблему, так як Великий вибух міг утворити досить протонів і нейтронів, що припадають приблизно на 20% всієї імовірно існуючої матерії. 23 Приблизно половину з цих 20% повинна була складати видима нами світиться баріонів матерія, а другу половину - якась форма баріонів темної матерії. Таким чином, космологи повинні заявляти, що 80% решти матерії представлено темною матерією, яка не перебуває з атомів. Захисники Великого вибуху не змогли пояснити такі величезні кількості небаріонної матерії і вдалися до екзотичних, гіпотетичним (і неспостережуваних) формам матерії, таким як вімпами (слабовзаємодіючих масивні частинки). 24

Одним словом, причина дивацтва сучасної космології криється в прийнятті Великого вибуху і різних концепцій, придуманих для просування цієї моделі. Мені пригадуються рядки з твору Вальтера Скотта Мармион: «Старанно ми сплітаємо мережі, щоб обдурити всіх на світі». 25

1. Фрідман, Р. A. і В. Д. Кауфманн III. 2002. «Universe: Stars and Galaxies», New York: WH Freeman and Co., 643-644. Повернутися до тексту.
2. Хамфріс, Д. Р. 1994. «Starlight and Time», Green Forest, AR: Master Books, 14. Повернутися до тексту.
3. Бергстром, Л. і A. Губар. 2008. «Cosmology and Particle Astrophysics», 2nd ed. Chichester, UK: Praxis Publishing Ltd., 48-50. Повернутися до тексту.
4. Фрідман і Кауфманн, «Universe», 653. Повернутися до тексту.
5. Там же, 653-656. Повернутися до тексту.
6. Там же, 656. Повернутися до тексту.
7. Бергстром і Губар, «Cosmology and Particle Astrophysics», 5. Повернутися до тексту.
8. Фрідман і Кауфманн, «Universe», 656-659. Повернутися до тексту.
9. «Discovery of Accelerating Universe Wins 2011 Nobel Prize in Physics» // Scientific American News, Posted on scientificamerican.com October 4, 2011, accessed June 7, 2012. Повернутися до тексту.
10. Хокінг, С. В. та Г. Ф. Р. Елліс. 1973. «The Large Scale Structure of Space-time». Cambridge, UK: Cambridge University Press. Повернутися до тексту.
11. Елліс, Г. Ф. Р. 2009. «Dark energy and inhomogeneity. Recent Developments in Gravity (NEB XIII) »// Journal of Physics: Conference Series 189, IOP Publishing. Posted on iop.org, accessed June 5, 2012. Повернутися до тексту.
12. Фрідман і Кауфманн, «Universe», 670-671. Повернутися до тексту.
13. Там же, 670. Повернутися до тексту.
14. Лізл, Д. 2003. «Light-travel time: a problem for the big bang» // Creation. 25 (4): 48-49. Повернутися до тексту.
15. Райндлер, В. 2008. «Relativity: Special, General, and Cosmological», 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 414. Повернутися до тексту.
16. Це не порушує відносність, яка просто перешкоджає проходженню об'єктів через простір зі швидкістю вище швидкості світла. Повернутися до тексту.
17. Кісі, Л. «NASA to Probe the Universe's First Moments». Goddard Space Flight Center. Posted on nasa.gov, April 29, 2010 accessed June 6, 2012. Повернутися до тексту.
18. Фолкнер, Д. «Have cosmologists discovered evidence of inflation?» Posted on creation.com, March 29, 2006, accessed on June 6, 2012. Повернутися до тексту.
19. Лемлі, Б. «Guth's Grand Guess» // Discover. Posted on discovermagazine. com, April 1, 2002 accessed June 6, 2012. Повернутися до тексту.
20. Краусс, Л. 2012. «A Universe from Nothing». New York: Free Press, 24-25. Повернутися до тексту.
21. Хартнетт, Д. 2007. «Starlight, Time, and the New Physics». Australia: Creation Book Publishers, 34-54. Повернутися до тексту.
22. Рейч, E. С. «Alternate theory poses dark matter challenge». Nature News Blog. Posted on nature.com February 23, 2011, accessed June 8, 2012. Повернутися до тексту.
23. Краусс, «A Universe From Nothing», 24-25. Повернутися до тексту.
24. «Dark Energy, Dark Matter» // NASA Science: Astrophysics. Posted on nasa.gov, May 18, 2012 accessed June 8, 2012. Повернутися до тексту.
25. Скотт, В. 1808. «Marmion». Edinburgh: J. Ballantyne and Co. Canto VI, XVII. Повернутися до тексту.

* Доктор Хеберт - науковий співробітник Інституту креаційних досліджень. Він отримав ступінь доктора фізичних наук в університеті Техасу, Даллас.