Как возникла Вселенная — поиски ответов

Как возникла Вселенная? Этим вопросом задавались и задаются ученые всего мира. Среди них и Стивен Хокинг (Stephen Hawking), известный ученый нашего времени. Он заявляет, что вскоре создаст теорию, настолько мощную, что она объяснит все тайны сотворения мира. Он сможет найти причины возникновения Вселенной и, возможно, узнать, есть ли у нее конец. Это — теория всего.

Возникновение Вселенной

Рождение гения

Стивен Хокинг родился в 1942 году в Оксфорде, что в Британии. Его всегда интересовал окружающий мир, и он поступил в университет в Оксфорде, который окончил в 1962 году, затем поступил в университет в Кембридже и занялся теоретической физикой. Еще будучи юношей, Стивен интересовался вопросом: как возникла Вселенная? В то время было мнение, что Вселенная была всегда и у нее нет ни начала, ни конца, но открытие процесса ее непрерывного расширения, породило новую теорию — Большого взрыва. Согласно этой теории, вся Вселенная вместе с мириадами звезд и галактик, возникла из маленькой точки, подобно взрыву фейерверка. Однако, каким образом из ничего может появиться целый мир?

Молодой Стивен Хокинг

В 20 лет Стивен Хокинг берется за поиски ответа на вопросы, что его беспокоят. Учась в Кембриджском университете, никто и не ожидал что он на голову станет «выше» в этом вопросе от всех своих коллег. В это же время Стивен замечает, что становится очень рассеянным. Он обращается в клинику, где ему ставят диагноз боковой амиотрофический склероз. Эта болезнь разрушает мышцы. Диагноз был неутешительным — врачи прогнозировали полный паралич, а отведенный Стивену срок жизни — еще два года… И это в 21 год! Теперь желание разгадать теорию возникновения мира, у него не было. Он женится, и именно это событие дает ему силы бороться дальше, несмотря ни на что! От его первого брака у него родилась дочь и два сына.

Сингулярность

В 1965 году Стивен Хокинг посещает лекцию выдающегося математика Роджера Пенроуза. Пенроуз преподает интересную теорию о том, что в пространстве может существовать дыра, и если в нее что-то попадает, то оно там исчезнет. Под эффектом теории Пенроуза, Хокинг задумывается над тем, что если материя может превратиться в ничто, то почему материя не может возникнуть из ничего? Но как в пространстве может быть небольшая «дырка», в которой пропадают крупные объекты? Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитация, это не просто сила тяжести, а изменение пространства. Эйнштейн представляет что пространство и время это «ткань», планеты и светила «давят» на эту ткань, создавая «углубления», в них и затягиваются объекты.

Черная дыра

Когда «углубление» в этой «ткани» делается максимальным, то в пространстве образуется дыра, которая с невероятной силой затягивает в себя любые материальные предметы. Например, процесс возникновения дыры начинается со смерти звезды. В зависимости от массы, после смерти, звезды превращаются либо в карликовые светила или пульсары, или в черные дыры. Перед смертью звезда сильно сжимается и при этом ее масса увеличивается, достигнув критического значения, происходит процесс, получивший название коллапс — это предел, на которой гравитация превышает силы отталкивания между атомами и молекулами. Звезда проваливается сама в себя, образуя своеобразный пространственный вихрь. Представьте, что Вы жмете на «ткань» пространства и времени с такой силой, что в ней образуется «прокол». Эта дыра настолько все затягивает, что даже свет не может оттуда выбраться. Пенроуз утверждал, что в центре черной дыры есть точка чистой гравитации. Она называется сингулярностью. В черной дыре возникает то, что отрицает законы физики, в ее сингулярности время и пространство исчезают.

Хокинга заинтересовала другая плоскость медали — может ли быть обратный процесс, то есть может что-то «выбраться» из черной дыры? Ученый предлагает теоретически вернуть поток времени в теории Пенроуза, тогда сжатие превращается в расширение. То есть вместо того чтобы все затягивать в себя, черная дыра будет, наоборот, выплескивать наружу пространство и время. Именно так, как рассказывает теория Большого взрыва. Хокинг знал, что момент «старта» был, но не знал, вследствие каких причин произошел Большой взрыв.

Большой взрыв

Теория относительности Эйнштейна объясняет, как гравитация действует на крупные объекты, но она не объясняет, как из маленькой точки могла образоваться Вселенная. Поэтому здесь нужна теория наименьших величин — квантовая механика — наука описывающая поведение атомов и субатомных частиц. Атомы непредсказуемы, они не поддаются обычной гравитации. Выходит, что теория относительности и квантовая механика несовместимы. Ранее считалось, что электроны движутся по своей орбите вокруг ядра, как планеты в Солнечной системе. Но сейчас исследователи знают, что это совсем не так. Электроны движутся хаотично, они даже могут находиться в разных местах одновременно. Поэтому гравитация здесь не играет роли.

Ученый поставил себе задачу — объединить теорию относительности и квантовую механику в «теорию Всего». Теория относительности предполагает, что ничто не может существовать на краю черной дыры, но исходя из квантовой механики, пространство никогда не бывает пустым, оно насыщено виртуальными частицами. Эти частички образуются колебаниями пространства, каждой частице присуща античастица. Одни имеют заряд «+», другие — заряд «-«. Они являются антагонистами, уничтожая одна другую. Какие процессы будут происходить, если две такие частицы «поместить» у черной дыры? Хокинг сделал предположение, что часть с зарядом «-» будет поглощаться черной дырой , а с «+» напротив — покидать ее пределы в форме излучения.

Телепортация частиц

Он предположил, что черные дыры излучают тепло в виде положительно заряженных частиц, которое в дальнейшем получило название «Излучение Хокинга». Это стало сенсацией, ведь до него ученые думали, что черная дыра не может иметь излучения. Итак, две теории могут не противоречить друг другу. Он близко подошел к созданию теории всего.

Однако, до этого никто не наблюдал черной дыры, это была только теория, и лишь в 1971 году канадские ученые находят в космосе объект, который создавал очень сильные рентгеновские излучения — это была черная дыра. Эту дыру назвали Лебедь X1. Стивен Хокинг делает прогноз — черные дыры взрываются, что делает их похожими на Большой Взрыв. Есть еще один вопрос на который Хокинг не мог дать ответ. После Большого взрыва, что-то случилось с гравитацией, она начала ослабевать. Это проявляется в том, что Вселенная непрерывно расширяется. Как известно, гравитация относится к слабым взаимодействиям, гораздо большей силой являются электромагнитные поля и излучения. Ученые считают, что в момент Большого Взрыва электромагнетизм и гравитация были единым целым, а затем разделились на разные силы.

Новые теории

Ответ на процессы ослабления гравитационных сил дает новая теория — теория струн. Основателем этой теории является физик Майкл Грин. Именно она объясняет почему гравитация уменьшается. Эта теория даже может быть кандидатом на «Теорию всего», ведь она объединяет все объекты Вселенной, от атомов до звезд. Считается, все субатомные частицы (электроны, протоны, нейтроны и т.д.) — это не частицы или волны, а «струны» (по аналогии со струнами гитары), каждая из которых вибрирует на определенной частоте. Объединяясь, эти струны образуют видимую нам материю и нас самих.

Теория струн

С древних времен, мы считаем, что живем в трехмерном мире, где можно измерить ширину, высоту и длину, но современная физика подошла к пониманию 10-ти мерного окружающего мира! Одно измерение — это время, а 10 — пространство. Грин считает, что дополнительные измерения закручиваются сами по себе, но они настолько малы, что мы не в состоянии их увидеть! То что мы их не можем видеть, не значит что они не воздействуют на окружающий мир и гравитацию. Именно в этих других измерениях и находится часть гравитации, что делает ее слабее для нашего трехмерного мира. Именно это ослабление гравитации не дает Вселенной рухнуть самой в себя. Этой детали и не хватало Хокингу.

И все это только теории. Вопреки прогнозам врачей, Хокинг живет, и теперь им управляет желание дать ответ на свои вопросы о возникновении Вселенной. Вскоре ответы на эти вопросы можно будет доказать практически, с помощью Большого адронного коллайдера. Возможно именно он сможет дать экспериментальное подтверждение теории струн и теории всего…

Андрей Гловьяк

Поделиться в соц.сетях:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *