La grandeur et la diversité du monde environnant peuvent surprendre toute imagination. Tous les objets et objets entourant une personne, d'autres personnes, divers types de plantes et d'animaux, des particules qui ne peuvent être vues qu'au microscope, ainsi que des amas d'étoiles incompréhensibles: ils sont tous unis par le concept d'"Univers".
Les théories sur l'origine de l'Univers ont été développées par l'homme depuis longtemps. Malgré l'absence même du concept initial de religion ou de science, dans l'esprit curieux des peuples anciens, des questions se sont posées sur les principes de l'ordre mondial et sur la position d'une personne dans l'espace qui l'entoure. Il est difficile de compter combien de théories sur l'origine de l'Univers existent aujourd'hui, certaines d'entre elles sont étudiées par des scientifiques de renommée mondiale, d'autres sont franchement fantastiques.
La cosmologie et son sujet
Modernela cosmologie - la science de la structure et du développement de l'univers - considère la question de son origine comme l'un des mystères les plus intéressants et encore insuffisamment étudiés. La nature des processus qui ont contribué à l'émergence des étoiles, des galaxies, des systèmes solaires et des planètes, leur développement, la source de l'émergence de l'Univers, ainsi que sa taille et ses limites: tout cela n'est qu'une courte liste des questions étudiées par les scientifiques modernes.
La recherche de réponses à l'énigme fondamentale de la formation du monde a conduit au fait qu'il existe aujourd'hui diverses théories sur l'origine, l'existence et le développement de l'Univers. L'excitation des spécialistes cherchant des réponses, construisant et testant des hypothèses est justifiée, car une théorie fiable de la naissance de l'Univers révélera à toute l'humanité la probabilité de l'existence de la vie dans d'autres systèmes et planètes.
Les théories sur l'origine de l'Univers ont le caractère de concepts scientifiques, d'hypothèses individuelles, d'enseignements religieux, d'idées philosophiques et de mythes. Ils sont tous conditionnellement divisés en deux catégories principales:
- Théories selon lesquelles l'Univers a été créé par le créateur. En d'autres termes, leur essence est que le processus de création de l'Univers était une action consciente et spiritualisée, une manifestation de la volonté d'un esprit supérieur.
- Théories de l'origine de l'Univers, construites sur la base de facteurs scientifiques. Leurs postulats rejettent catégoriquement à la fois l'existence d'un créateur et la possibilité d'une création consciente du monde. De telles hypothèses reposent souvent sur ce qu'on appelle le principe de médiocrité. Ils supposent la possibilité dela vie non seulement sur notre planète, mais aussi sur les autres.
Créationnisme - la théorie de la création du monde par le Créateur
Comme son nom l'indique, le créationnisme est la théorie religieuse de l'origine de l'univers. Cette vision du monde est basée sur le concept de la création de l'Univers, de la planète et de l'homme par Dieu ou le Créateur.
L'idée a longtemps dominé, jusqu'à la fin du XIXe siècle, lorsque le processus d'accumulation des connaissances dans divers domaines scientifiques (biologie, astronomie, physique) s'est accéléré et que la théorie de l'évolution s'est généralisée. Le créationnisme est devenu une sorte de réaction des chrétiens qui adhèrent à des vues conservatrices sur les découvertes en cours. L'idée dominante du développement évolutif à cette époque n'a fait qu'intensifier les contradictions qui existaient entre les théories religieuses et autres.
Quelle est la différence entre les théories scientifiques et religieuses
Les principales différences entre les théories des différentes catégories résident principalement dans les termes utilisés par leurs adhérents. Ainsi, dans les hypothèses scientifiques, au lieu du créateur - la nature, et au lieu de la création - l'origine. Parallèlement à cela, il existe des problèmes qui sont également couverts par différentes théories ou même complètement dupliqués.
Les théories sur l'origine de l'Univers, appartenant à des catégories opposées, datent son apparition même de différentes manières. Par exemple, selon l'hypothèse la plus courante (la théorie du big bang), l'Univers s'est formé il y a environ 13 milliards d'années.
En revanche, la théorie religieuse de l'origine de l'univers donne des nombres complètement différents:
- Selon Christiansources, l'âge de l'univers créé par Dieu au moment de la naissance de Jésus-Christ était de 3483 à 6984 ans.
- L'hindouisme suggère que notre monde a environ 155 000 milliards d'années.
Kant et son modèle cosmologique
Jusqu'au 20e siècle, la plupart des scientifiques étaient d'avis que l'univers était infini. Cette qualité, ils ont caractérisé le temps et l'espace. De plus, à leur avis, l'Univers était statique et uniforme.
L'idée de l'infinité de l'Univers dans l'espace a été avancée par Isaac Newton. Le développement de cette hypothèse a été réalisé par Emmanuel Kant, qui a développé la théorie selon laquelle il n'y a pas non plus de limite de temps. Allant plus loin, dans les hypothèses théoriques, Kant a étendu l'infinité de l'univers au nombre de produits biologiques possibles. Ce postulat signifiait que dans les conditions du monde ancien et vaste, sans fin ni début, il peut y avoir un nombre incalculable d'options possibles, à la suite desquelles l'apparition de toute espèce biologique est réelle.
Basée sur cette théorie de l'origine possible des formes de vie, la théorie de Darwin a ensuite été développée. Les observations du ciel étoilé et les résultats des calculs des astronomes ont confirmé le modèle cosmologique de Kant.
Les pensées d'Einstein
Au début du XXe siècle, Albert Einstein a publié son propre modèle de l'univers. Selon sa théorie de la relativité, deux processus opposés se déroulent simultanément dans l'Univers: l'expansion et la contraction. Cependant, ilétait d'accord avec l'opinion de la plupart des scientifiques sur la stationnarité de l'Univers, il a donc introduit le concept de la force répulsive cosmique. Son impact est conçu pour équilibrer l'attraction des étoiles et arrêter le processus de mouvement de tous les corps célestes afin de maintenir la nature statique de l'Univers.
Le modèle de l'Univers - selon Einstein - a une certaine taille, mais il n'y a pas de frontières. Une telle combinaison n'est réalisable que lorsque l'espace est courbé de la même manière que dans une sphère.
Les caractéristiques de l'espace d'un tel modèle sont:
- Tridimensionnel.
- Se fermer.
- Homogénéité (manque de centre et de bord), dans laquelle les galaxies sont uniformément réparties.
A. A. Friedman: L'Univers est en expansion
Le créateur du modèle d'expansion révolutionnaire de l'Univers, A. A. Fridman (URSS) a construit sa théorie sur la base des équations caractérisant la théorie générale de la relativité. Il est vrai que l'opinion généralement acceptée dans le monde scientifique de cette époque était la nature statique de notre monde, de sorte qu'une attention particulière n'a pas été accordée à son travail.
Quelques années plus tard, l'astronome Edwin Hubble a fait une découverte qui a confirmé les idées de Friedman. Le retrait de galaxies de la Voie lactée à proximité a été découvert. Dans le même temps, le fait que la vitesse de leur déplacement soit proportionnelle à la distance qui les sépare de notre galaxie est devenu irréfutable.
Cette découverte explique le "retrait" constant des étoiles et des galaxies les unes par rapport aux autres, ce qui conduit à la conclusion surl'expansion de l'univers.
Enfin, les conclusions de Friedman ont été reconnues par Einstein, plus tard il a mentionné les mérites du scientifique soviétique en tant que fondateur de l'hypothèse de l'expansion de l'Univers.
On ne peut pas dire qu'il y ait des contradictions entre cette théorie et la théorie de la relativité générale, cependant, avec l'expansion de l'Univers, il a dû y avoir une impulsion initiale qui a provoqué la dispersion des étoiles. Par analogie avec l'explosion, l'idée s'appelait le "Big Bang".
Stephen Hawking et le principe anthropique
Le résultat des calculs et des découvertes de Stephen Hawking fut la théorie anthropocentrique de l'origine de l'Univers. Son créateur affirme que l'existence d'une planète si bien préparée à la vie humaine ne peut être accidentelle.
La théorie de l'origine de l'univers de Stephen Hawking prévoit également l'évaporation progressive des trous noirs, leur perte d'énergie et l'émission de rayonnement de Hawking.
À la suite de la recherche de preuves, plus de 40 caractéristiques ont été identifiées et vérifiées, dont le respect est nécessaire au développement de la civilisation. L'astrophysicien américain Hugh Ross a estimé la probabilité d'une telle coïncidence involontaire. Le résultat fut le numéro 10-53.
Notre univers comprend un trillion de galaxies, chacune comptant 100 milliards d'étoiles. Selon les calculs des scientifiques, le nombre total de planètes devrait être de 1020. Ce chiffre est inférieur de 33 ordres de grandeur à celui calculé précédemment. Par conséquent, aucune des planètes de toutes les galaxies ne peut combiner des conditions qui conviendraient à une formation spontanée.la vie.
The Big Bang Theory: L'émergence de l'Univers à partir d'une particule négligeable
Les scientifiques qui soutiennent la théorie du big bang partagent l'hypothèse que l'univers est le résultat d'un grand bang. Le postulat principal de la théorie est l'affirmation qu'avant cet événement, tous les éléments de l'Univers actuel étaient enfermés dans une particule qui avait des dimensions microscopiques. À l'intérieur, les éléments étaient caractérisés par un état singulier dans lequel des indicateurs tels que la température, la densité et la pression ne pouvaient pas être mesurés. Ils sont sans fin. La matière et l'énergie dans cet état ne sont pas affectées par les lois de la physique.
La cause de l'explosion, qui s'est produite il y a 15 milliards d'années, s'appelle l'instabilité qui s'est produite à l'intérieur de la particule. De minuscules éléments dispersés ont marqué le début du monde que nous connaissons aujourd'hui.
Au début, l'Univers était une nébuleuse formée de minuscules particules (plus petites qu'un atome). Puis, lorsqu'ils se sont combinés, ils ont formé des atomes, qui ont servi de base aux galaxies stellaires. Répondre aux questions sur ce qui s'est passé avant l'explosion, ainsi que sur ce qui l'a provoquée, sont les tâches les plus importantes de cette théorie de l'origine de l'Univers.
Le tableau décrit schématiquement les étapes de la formation de l'univers après le big bang.
| L'état de l'univers | Chronologie | Température prévue |
| Expansion (inflation) | De 10-45à10-37 secondes | Plus1026K |
| Quarks et électrons apparaissent | 10-6 c | Plus de 1013 K |
| Protons et neutrons se forment | 10-5 c | 1012K |
| Les noyaux d'hélium, de deutérium et de lithium se forment | À partir de 10-4 de à 3 min | De 1011 à 109 K |
| Formation d'atomes | 400 mille ans | 4000 K |
| Le nuage de gaz continue de s'étendre | 15 millions d'années | 300K |
| Les premières étoiles et galaxies sont nées | 1 milliard d'années | 20 K |
| Les explosions d'étoiles provoquent la formation de noyaux lourds | 3 milliards d'années | 10 K |
| Le processus de naissance des étoiles s'arrête | 10-15 milliards d'années | 3 K |
| L'énergie de toutes les étoiles est épuisée | 1014 ans | 10-2 K |
| Les trous noirs sont épuisés et les particules élémentaires sont nées | 1040 ans | -20 K |
| L'évaporation de tous les trous noirs se termine | 10100 ans | De 10-60 à 10-40 K |
Comme il ressort des données ci-dessus, l'Univers continue de s'étendre et de se refroidir.
L'augmentation constante de la distance entre les galaxies est le postulat principal: ce qui distingue la théorie du big bang. L'émergence de l'univers de cette manière peut être confirmée par les preuves trouvées. Il y a aussi des motifs pourdémentis.
Problématique de la théorie
Étant donné que la théorie du big bang n'est pas prouvée dans la pratique, il n'est pas surprenant qu'il y ait plusieurs questions auxquelles elle ne soit pas en mesure de répondre:
-
Singularité. Ce mot désigne l'état de l'univers, comprimé en un seul point. Le problème de la théorie du big bang est l'impossibilité de décrire les processus se produisant dans la matière et l'espace dans un tel état. La loi de la relativité générale ne s'applique pas ici, il est donc impossible d'en faire une description mathématique et des équations pour la modélisation.
L'impossibilité fondamentale d'obtenir une réponse à la question sur l'état initial de l'Univers discrédite la théorie de au tout début. Ses expositions non romanesques ont tendance à passer sous silence ou à ne mentionner cette complexité qu'en passant. Cependant, pour les scientifiques qui s'efforcent de fournir une base mathématique à la théorie du Big Bang, cette difficulté est reconnue comme un obstacle majeur.
- Astronomie. Dans ce domaine, la théorie du big bang est confrontée au fait qu'elle ne peut pas décrire le processus d'origine des galaxies. Sur la base des versions modernes des théories, il est possible de prédire comment un nuage de gaz homogène apparaît. Dans le même temps, sa densité devrait maintenant être d'environ un atome par mètre cube. Pour obtenir quelque chose de plus, on ne peut se passer d'ajuster l'état initial de l'Univers. Le manque d'informations et d'expérience pratique dans ce domaine devient de sérieux obstacles à la poursuite de la modélisation.
Il y a aussi un écart en termes de calculla masse de notre galaxie et les données obtenues en étudiant le taux de son attraction vers la galaxie d'Andromède. Apparemment, le poids de notre galaxie est dix fois plus important qu'on ne le pensait.
Cosmologie et physique quantique
Aujourd'hui, il n'y a pas de théories cosmologiques qui ne seraient pas basées sur la mécanique quantique. Après tout, il traite de la description du comportement des particules atomiques et subatomiques. La différence entre la physique quantique et la physique classique (exposée par Newton) est que cette dernière observe et décrit des objets matériels, tandis que la première suppose une description exclusivement mathématique de l'observation et de la mesure elle-même. Pour la physique quantique, les valeurs matérielles ne font pas l'objet de recherche, ici l'observateur lui-même fait partie de la situation étudiée.
Sur la base de ces caractéristiques, la mécanique quantique a du mal à décrire l'Univers, car l'observateur fait partie de l'Univers. Cependant, en parlant de l'émergence de l'univers, il est impossible d'imaginer des étrangers. Les tentatives de développement d'un modèle sans la participation d'un observateur extérieur ont été couronnées par la théorie quantique de l'origine de l'Univers par J. Wheeler.
Son essence est qu'à chaque instant du temps il y a une division de l'Univers et la formation d'un nombre infini de copies. En conséquence, chacun des univers parallèles peut être observé et les observateurs peuvent voir toutes les alternatives quantiques. En même temps, les mondes original et nouveau sont réels.
Modèle d'inflation
La tâche principale que la théorie de l'inflation est censée résoudre devientchercher des réponses aux questions laissées inexplorées par la théorie du big bang et la théorie de l'expansion. A savoir:
- Pourquoi l'univers est-il en expansion ?
- Qu'est-ce que le big bang ?
À cette fin, la théorie inflationniste de l'origine de l'Univers prévoit l'extrapolation de l'expansion au point zéro dans le temps, la conclusion de la masse entière de l'Univers en un point et la formation d'un cosmologique singularité, souvent appelée le big bang.
Il est évident que la théorie de la relativité générale n'est pas pertinente pour le moment. Par conséquent, seules des méthodes théoriques, des calculs et des déductions peuvent être appliqués pour développer une théorie plus générale (ou "nouvelle physique") et résoudre le problème de la singularité cosmologique.
Nouvelles théories alternatives
Malgré le succès du modèle d'inflation cosmique, certains scientifiques s'y opposent, le qualifiant d'intenable. Leur principal argument est la critique des solutions proposées par la théorie. Les opposants soutiennent que les solutions résultantes laissent certains détails manquants, en d'autres termes, au lieu de résoudre le problème des valeurs initiales, la théorie ne fait que les draper habilement.
Alternative sont plusieurs théories exotiques, dont l'idée est basée sur la formation de valeurs initiales avant le big bang. Les nouvelles théories sur l'origine de l'univers peuvent être brièvement décrites comme suit:
- Théorie des cordes. Ses partisans proposent, en plus des quatre dimensions habituelles d'espace et de temps, d'introduire des dimensions supplémentaires. Ils pourraient jouer un rôlepremiers stades de l'Univers, et pour le moment être dans un état compactifié. Répondant à la question sur la raison de leur compactification, les scientifiques proposent une réponse en disant que la propriété des supercordes est la T-dualité. Par conséquent, les cordes sont "enroulées" sur des dimensions supplémentaires et leur taille est limitée.
- Théorie du son. Elle est aussi appelée théorie M. Conformément à ses postulats, au début de la formation de l'Univers, il existe un espace-temps froid statique à cinq dimensions. Quatre d'entre eux (spatiaux) ont des restrictions, ou des murs - trois branes. Notre espace est l'un des murs, et le second est caché. La troisième tri-brane est située dans un espace à quatre dimensions, elle est limitée par deux branes limites. La théorie considère une troisième brane entrant en collision avec la nôtre et libérant une grande quantité d'énergie. Ce sont ces conditions qui deviennent favorables à l'émergence d'un big bang.
Les théories cycliques nient le caractère unique du big bang, affirmant que l'univers passe d'un état à un autre. Le problème avec de telles théories est l'augmentation de l'entropie, selon la deuxième loi de la thermodynamique. Par conséquent, la durée des cycles précédents était plus courte et la température de la substance était nettement plus élevée que lors du big bang. La probabilité que cela se produise est extrêmement faible
Peu importe le nombre de théories sur l'origine de l'univers, seules deux d'entre elles ont résisté à l'épreuve du temps et surmonté le problème de l'entropie toujours croissante. Ils ont été développés par les scientifiques Steinhardt-Turok et Baum-Frampton.
Ces théories relativement nouvelles sur l'origine de l'univers ont été avancées dans les années 80 du siècle dernier. Ils ont de nombreux adeptes qui développent des modèles basés sur celui-ci, recherchent des preuves de validité et s'efforcent de résoudre les incohérences.
Théorie des cordes
L'une des plus populaires parmi les théories de l'origine de l'univers est la théorie des cordes. Avant de procéder à la description de son idée, il est nécessaire de comprendre les concepts de l'un des concurrents les plus proches, le modèle standard. Il suppose que la matière et les interactions peuvent être décrites comme un certain ensemble de particules, divisé en plusieurs groupes:
- Quarks.
- Leptons.
- Bosons.
Ces particules sont, en fait, les éléments constitutifs de l'univers, car elles sont si petites qu'elles ne peuvent pas être divisées en composants.
Une caractéristique distinctive de la théorie des cordes est l'affirmation que ces briques ne sont pas des particules, mais des cordes ultramicroscopiques qui vibrent. En même temps, oscillant à différentes fréquences, les cordes deviennent des analogues de diverses particules décrites dans le modèle standard.
Pour comprendre la théorie, il faut comprendre que les cordes ne sont pas de la matière, elles sont de l'énergie. Par conséquent, la théorie des cordes conclut que tous les éléments de l'univers sont constitués d'énergie.
Le feu est une bonne analogie. Le regarder donne l'impression de sa matérialité, mais on ne peut pas y toucher.
Cosmologie pour les écoliers
Les théories sur l'origine de l'Univers sont brièvement étudiées dans les écoles lors des cours d'astronomie. Pour les étudiantsdécrire les principales théories sur la formation de notre monde, ce qui lui arrive maintenant et comment il se développera dans le futur.
Le but des leçons est de familiariser les enfants avec la nature de la formation des particules élémentaires, des éléments chimiques et des corps célestes. Les théories de l'origine de l'univers pour les enfants sont réduites à une présentation de la théorie du big bang. Les enseignants utilisent du matériel visuel: diapositives, tableaux, affiches, illustrations. Leur tâche principale est d'éveiller l'intérêt des enfants pour le monde qui les entoure.
