Дулуман Е.К.

(Отрывок из вузовской лекции на тему: «Натурфилософия»)

 

 

     СОДЕРЖАНИЕ:

1. Наша Вселенная ограничена во времени и в пространстве.

2. Таблица геологических и астрономических методов.

определения возраста:

3. Если заставить Вселенную двигаться вспять…

4. Грядущая Гранд-модель Вселенной.

5. А что было до сингулярности Вселенной?.

6. Вначале был кварко-лептонный суп.

7. Космический календарь.

 

 

 

А теперь посмотрим, чего добилась наука в вопросе о происхождения Вселенной.

 

Прежде всего с научной достоверностью установлено, что наша Вселенная не бесконечна и не вечна. Она имеет свои измеряемые размеры, начало и  стремится к своему естественному концу. Вот наиболее очевидные аргументы такого научного заключения:

1. Светометрический парадокс.  Если бы Вселенная была бесконечной и в ней было нескончаемое количество звезд, то на каждой линии нашего зрения присутствовала бы та или иная ( и не одна) самосветящаяся  звезда. В таком случае все ночное небо было бы сплошь усеяно святящимися звездами. Но этого мы не наблюдаем потому. Что число самосветящихся звезд и галактик в нашей Вселенной ограничено, исчислимо.

2. Гравитационный парадокс. Если бы во Вселенной существовало  бесконечное число небесных тел, то сила гравитационного притяжение была бы настолько бесконечно великим, что любое движение материальных тел в ней было бы невозможным.

3. Тепловой парадокс.  В нашей Вселенной везде и повсеместно господствует закон энтропии, согласно которому тепло (энергия) от более нагретых тел постоянно перетекает к телам холодным до тех пор, пока между ними не установится тепловое (энергетическое) равновесие. Если бы Вселенная существовала вечно, то это естественное равновесие давным-давно установилось бы во Вселенной. Но этого мы опять не наблюдаем.

4. Расширение Вселенной. Наша Вселенная в целом и во всех ее составляющих вещественных частях постоянно и неуклонно расширяется с ускорением 1/3 своего радиуса за каждые миллион лет. На пределах видения самые отдаленные части Вселенной (галактики) удаляются от нас со скоростью 140-150 тысяч километров за секунду. Если наблюдаемую скорость расширения Вселенной запустить в обратном направлении, то течении 18-20 миллиардов лет все вещество Вселенной соберется в одну точку. Следовательно, наша Вселенная начала расширятся, примерно, 18-20 миллиардов лет тому назад.

5. Радиоактивный распад вещества. Все химические элементы, с которых состоит вещество нашей Вселенной, в той или иной мере являются радиоактивными и подвержены радиораспаду, превращению в энергетическое поле.  Этот радиораспад имеет популярное название «аннигиляции вещества». Если бы Вселенная существовала вечно, то за вечность все ее вещество давным-давно аннигилировало бы.

Примеров, фактов и аргументов того, что наша Вселенная не является вечной можно приводит  и 6, и 7, и 10, и 12.

 

 Современные космологи, опираясь на экспериментально подтверждённые выводы теоретической физики, квантовой механики и астрономии о расширении Вселенной, о закон энтропии, об аннигиляции вещества использовали для определения возраста Вселенной и ее составных. Вот как выглядит время начального формирования Вселенной, Солнечной системы и земных материальных объектов по этим, независим друг от друга, методам измерения.

 

 

 

 

Объект	Метод	Возраст в млрд. лет
горные породы	распад урана 238	больше, чем 3
океаны	содержание соли	больше, чем 2
атмосфера	распад калия-аргона	4,6
система Земля-Луна	возрастающее расстояние	4,5
метеориты	радиоактивный распад	больше, чем 5
химические элементы	относительное множество	7 -15
Для сравнения:
Солнце, звёзды Млечного пути	расход энергии	5
Млечный путь	распределение энергии	больше, чем 5
Галактики	старейшие звёзды	10-15
Космос	разбегание туманностей	10-15

 

Каково было состояние Вселенной в момент ее возникновения?

 

Использую фактические достижения квантовой механики, обработку этих данных теоретической физикой и регрессивно (путём движения «назад» ко все ранним и ранним состоянии вещества нашей Вселенной) экстраполируя их, научные достижения, на те отдалённые и начальные времена современная Космогония пришла к следующему, изложенному популярно, заключению.

Наша вселенная, состоит из трёх основных уровней ее структурной организации:

1. Мегамир – Вселенная в ее Метагалактическом, межгалактическом и Галактическом измерении. Здесь действуют свои специфические законы в рамках  искривляющегося пространство и неравномерно протекающего времени.

2. Макромир – это мир отдельных звезд, Земли и материальных вещей. Это мир человеческой жизни и человечьих представлений.

3. Микромир – это мир веществ и процессов так называемых элементарных частиц, мир квантовой механики.

Имея свою специфику и несводимость друг к другу, эти три мира тесно взаимодействуют друг с другом, органически входят друг в друга.

Так, наш макромир, вещи и предметы нас окружающие, состоят из химических элементов. А химические элементы, в свою очередь, – с молекул, молекулы – из атомов, атомы – из ядер и электронов. Размер атома определяется орбитой, по которой движется электрон вокруг ядра. Совокупностью размеров атомов определяются размеры наших предметов  в нашем микромире. Но электрон находится на огромном расстоянии от атомного ядра. Если ядро изобразить размером теннисного мячика, то орбита движения электрона будет занимать размер футбольного поля. А поэтому наш вещественный макромир - с учётом структуры вещества  микромира - выглядит довольно пустым и прозрачным. Если бы нам в нашем микромире удалось насыпать в один кубический сантиметр вещества, состоящего из одних атомных ядер, то, подсчитано, этот наперсточек весил бы  сто миллионов тонн!

Теперь обратим внимание на Вселенную, которую мы мысленно заставили возвращаться назад. Что с ней происходит? Естественно она сжимается, плотность вещества в ней увеличивается, температура всё возрастает. Уплотнение и разогревание приводят к преобразованию структуры и самого содержания бывшего некогда в прошлом вещества микромира. Так естественные вещество Земли, планет, метеоритов составляют минералы – физические тела более или менее однообразного химического состава. Минералов в природе насчитывается несколько тысяч видов. Но если их разогреть до температуры трёх тысяч градусов (это примерно 100 Гигаэлектронновольт напряжения, то есть 100 ГЭВ или проще 10² ГЭВ), то   в минералах разрываются химические связи и они «упрощаются» и  превращаются в жидкость, состоящую из ... всего сотни элементов таблицы Менделеева. Однородные молекулы и атомы здесь еще устойчивы. В процессе дальнейшего «возвращения назад» Вселенной при ее температуре в 10^12-14 ГЭВ устойчивость атомов  химических элементов таблицы Менделеева, атомные ядра, протоны и нейтроны  распадаются на кварки и у этих условиях начинают существовать только воистину самые элементарные частицы: кварки, лептоны и фотоны. Вещества, в нашем макроуровневом понимании, нет. Есть только, как говорят теоретики, „кварко-лептонный суп”.  Когда сжатие и температура  достигает своих пределов, установленных величинами Планка,  размеры нашей Вселенной ничтожны, находятся на уровне атомного ядра, о внутреннем состоянии которого учёные только гадают и предполагают его состояние в виде волнового напряжения без какого бы то ни было намёка на вещество. Ученые говорят о том, что доведенная до такого состояния Вселенная  заполнена самыми различными видами излучения, полями чудовищной плотности. Частиц нет.

Вот это состояние видный астроном и космолог  аббат Леметр предложил назвать: «Первоатом-отец» Вселенной. Ученые единодушно отвергли это предложение из-за его «овеществления» и богословского привкуса. В настоящее время, по предложению виднейшего современного ученого лауреата Нобелевской премии Стивена Хоккинга (Steven Hawking), исходное состояние Вселенной принято называть состоянием сингулярности ( от латинского слова singularis – одинокий, единственный, отдельный, самостоятельный, независимый). В сингулярной Вселенной элементы её «кварко-лептонного супа» находится в равновесии, то есть возникающие частицы или процессы уравновешиваются частицами исчезающими, своеобразными процессами противодействия.

 

Ученые сейчас работают над сведением о единой, исходной и начальной  основе для всех составных  физического состояния в нашей Вселенной. Разрабатывается так называемая Гнанд-модель, которая охватит во едино Вселенную мега- макро- и микромира; Вселенную Ньютона, Эйнштейна, Планка (квантовую механику) и Максвелла (электродинамику) и устранит нестыковку (противоречия) между ними. Думается, что при помощи Гранд-модели удастся описать начальное и моногенное внутреннее сингулярное состояние нашей Вселенной. При успешном решении этой проблемы на основе Гранд-модели можно будет предсказывать ряд еще неизвестных нам вещей, например, распад протона, процесс образования и превращения химических элементов. Следует сказать, что уже готовятся экспериментальные установки для проверки некоторых утверждений и предсказаний физики Гранд-модели.

 

Иногда спрашивают: а сколько времени Вселенная находилась в сингулярном положении? Этот вопрос с точки зрения науки, в частности – физики считается неправомерным. Наше время – продукт нашей Вселенной. Особенности и параметры времени касаются только внутренних процессов нашей Вселенной. Вне этой Вселенной для этой Вселенной - и для нас тоже, -   ничего нет; нет ни реального времени, ни реального пространства. Но мысль человека, как мы уже знаем, имеет возможность выходить за параметры законов природы, за параметры времени и пространства, которые навязываются нам нашей Вселенной. Мы легко можем себе представить,  что сингулярной Вселенной что-то предшествовало; было что-то раньше неё и что-то рядом с ней. Эта чисто философская мысли побудила и физиков вкупе с космологами рассуждать и считать, считать!, в унисон с философами. В результате появилась космологическая гипотеза о «ложном вакууме», в котором, как в мыльной пене, возникают пузырьки сингулярных вселенных, лопаются (взрываются) и появляются новые и новые вселенные. Так, что наша Вселенная с этой, пока чисто гипотетической, точки зрения является только одной их неисчислимого множества возникших, погибших и возникающих вселенных. Более того, опираясь на теорию Фридмана о внутреннем равновесии Вселенной, в результате чего (её внутреннего равновесия всех плюсов и минусов, притяжений и отталкиваний, положительных и отрицательных величин) с внешней по отношению к ней она, вселенная, может выглядеть бесконечно малой точкой в ином пространстве. С этой точки зрения в нашей Вселенной могут разместиться бесчисленной множество вселенных равных, а то и – превосходящих,  по объёму нашей Вселенной, как и наша Вселенная может находиться бесконечно малой величиной в другой Вселенной. Учитывая этот парадокс, современные богословы ислама говорят, что вот эту странность размещение большего в меньшем предвидел ещё пророк Магомет, сказав, что всемогущества Аллаха таково, что оно может разместить весь мир, то есть Вселенную, в скорлупе ореха, не увеличивая скорлупы и не уменьшая размеров мира. Уже в самом начале 21-го столетия ученые, исходя из теории «ложного вакуума» и «мыльной  пены» вселенных, начали говорить о том, что вселенные (мыльные пузырьки) может экспериментально создавать человек, только он никак не сможет вмешаться (проникнуть) внутрь этих вселенных, задать им произвольно параметры, изменять её законы, «творить чудеса».

Возвращаясь к нашей Вселенной, можно с твёрдой научной основательностью утверждать и доказывать, что она для нас, если выразится образно, представляет собой как бы закрытый аквариум, за пределы которого ничто, в том числе и мы, люди, выйти не можем; вторгнуться в нее или к нам, людям, что-то со стороны тоже не может. А поэтому если и есть что-то создавшее наш пузырёк, нашу сингулярную Вселенную, то ни этот создатель проникнуть в нашу Вселенную, ни мы домолиться до этого создателя не можем. Мы со своей Вселенной осуждены на самозамкнутость, на одиночество, на, так сказать, сингулярность.

Сейчас наука не может сказать, почему сингулярная Вселенная взорвалась, то есть начала расширяться. Но при этом на вопрос о том, что происходило со Вселенной после её взрыва, мы уже знаем достоверно. Изложим это процесс становления современной Вселенной вкратце.

Еще 20 лет тому назад, ведущие физики и космологи мира единогласно утверждали, что мы уже достоверно знаем, что Вселенная возникла в результате так называемого Большого Взрыва (Big Bang); знаем, какой она была через 10 минут после своего взрыва, но какой она была в первые секунды после своего взрыва нам не известно. Сейчас это «не известно» стёрто из картины развития Вселенной.

 

В самое первое время начала своего возникновения, то есть – своего расширения, за первый квант времени Планка, который равен  10^-43 секунды, обнаруженная плотность Вселенной  составляла  10⁹⁴ г/см³ , а температура -  10³² К. В момент Большого Взрыва началось  невообразимо быстрое расширение Вселенной. А расширение закономерно (автоматически) за 0,3 секунды привело к снижению температуры Вселенной с 10³²  К (Кельвина) до 10¹¹ К -  снижение в единицу с 21 нолями раз! В результате резкого охлаждения Вселенной  её кварко-лептонный суп начал замерзать и в нем образовалось вещество (льдинки, что ли? ): нейтрино, потом - электроны и позитроны, а затем и более крупные глыбы – позитроны и нейтроны.

Сначала  концентрация позитронов и нейтронов в кварко-лептонном супе была одинаковой, но при дальнейшем расширении и охлаждении Вселенной, образование протонов, как более легких элементарных частиц, происходит более интенсивно, чем образование нейтронов. Дело в том, что с энергетической точки зрение замораживание более мелких частиц более «экономно», чем замораживание частиц больших. С дальнейшим понижением температуры эти реакции вообще прекращаются, и мы уже имеем дело с “замороженными” концентрациями ядер протонов и нейтронов во Вселенной, в которой и на сегодняшний день доля нейтронов составляет лишь около 15%, а более 80% вещества нашей Вселенной – это протоны. Нейтрино, которое первым было выморожено из «кварко-лептонного супа», слабо взаимодействует с веществом, поэтому оно уже через 0,3 секунды после возникновения Вселенной проигнорировало вещество (электроны, позитроны, протоны, нейтроны) и отправилось в беспрепятственное путешествие по всему пространству Вселенной. Оно, нейтрино,  сейчас может пронзить весь  земной шар, не столкнувшись «лоб в лоб» ни с одной из элементарных частиц.

С дальнейшим расширением Вселенной и падением температуры происходит синтез легких химических элементов. К первым трем минутам существования Вселенной «заморозилась» концентрация водорода и гелия. Ядра водорода составили 70 процентов вещества Вселенной, а ядра атомов гелия – 30%. Это соотношение водорода и гелия и сейчас наблюдается  во всех вещественных «кусках» Вселенной: космической пыли, метеоритах, планетах и звездах.

В процессе дальнейшего расширения и охлаждения Вселенной до пяти миллиардов градусов продолжается «замораживание» энергичных фотонов в электроны и позитроны. Через три-пять минут и этот процесс застывает. Лептонная эра Вселенной заканчивается и сразу за ней наступает эра радиации, или, как ее еще называют, эра фотонной плазмы. Число фотонов в миллиард раз превышает к этому моменту число выживших протонов. Излучение становится главной и основной составной частью нашей Вселенной.

Первое, измеряемые в минутах, время существования Вселенной ученые называют ее молодостью. Она, молодость Вселенной, была непродолжительной. И что при этом значат несколько минут по сравнению с ее возрастом в 18-20 миллиардов лет?! Но нельзя ставится к секундам и минутам молодости Вселенной свысока. Именно в этот  краткий период ее молодости определился весь будущий облик нашего мира. Будь хоть немножечко другим темп расширения Вселенной в эти первые секунды-минуты, - неизбежно был бы совершенно другой состав вещества Вселенной. Например, если бы «замораживание» нейтронно-протонного состава началось бы позже всего на одну секунду после Большого Взрыва, то большая часть ее вещества  состояла бы не из водорода, а из гелия и мы наверняка имели бы перед собой совершенно другой мир, чем тот, который предстоит перед нами сегодня.

В заключения анализа возникновения и развития молодой Вселенной ученый пишут так:

Дальнейшая эволюция нашей Вселенной хорошо известна выпускникам средней школы. Ученые говорят об этом уже второе столетие, изложение её вошло во все учебники по астрономии для средней школы. Я только повторю это в нескольких предложениях. После образования вещества Вселенной его «куски» начали отрываться и отталкиваться друг от друга в процессе кругового вращения. Образовались Галактики, системы звезд, наше Солнце с его системой планет. На одной из этих планет, под именем Земля, 2.5 миллиарда лет тому назад зародилась жизнь в процессе эволюции которой 40 тысяч лет тому назад появилось разумное животное – Homo Sapiens.

Для более четкого представления о развитии Вселенной от самого ее начала до возникновения человека, давайте, приравняем возраст вселенной к одному году. По такой условной мерке события во Вселенной происходили по такому календарю.

Большой взрыв	1 января 0ч00мин
Образование галактик	10 января
Образование Солнечной системы	9 сентября
Образование Земли	14 сентября
Первые признаки жизни на Земле	25 сентября
Бактерии и сине-зеленые водоросли	9 октября
Возникновение фотосинтеза	12 ноября
Первые клетки, обладающие ядром	15 ноября
Обогащение атмосферы кислородом	1 декабря
Появление скелетных организмов (начало фанерозоя)	16 декабря
Морской планктон, трилобиты	18 декабря
Ордовикский период, первые рыбы	19 декабря
Силурийский период, растения суши	20 декабря
Девонский период, первые насекомые, сухопутные животные	21 декабря
Первые земноводные и крылатые насекомые	22 декабря
Каменноугольный период, первые деревья, рептилии	23 декабря
Пермский период, первые динозавры	24 декабря
Триасовый период, первые млекопитающие	26 декабря
Юрский период, первые птицы	27 декабря
Меловый период, первые цветковые, вымирание динозавров	28 декабря
Третичный период, первые приматы	29 декабря
Первые гоминиды	30 декабря
Четвертичный период	31 декабря
Гоминиды, первые предки людей	время 22.30
Человек разумный, Homo Sapiens	За 80 секунд  до полуночи
Историческое время человека	Всего 10 секунд.
Возникновение укр. и руск. народов	Около 1,5 сек.