Альтернативні теорії зародження Всесвіту: Стаціонарний Всесвіт

Важливою проблеми теорії Великого Вибуху - є космологічна сингулярність, тобто Всесвіту не було, але потім він з'явився. Оскільки модель Великого Вибуху не намагається пояснити справжній початок Всесвіту протягом багато років було немало спроб придумати де Великий Вибух генерується через інший фізичний процес або не генерується взагалі.

До того як була розроблена теорія Великого Вибуху переважаючою теорією серед науковців, які над цим замислювалися полягав у тому, що Всесвіт просто був, можливо він колись мав початок, але одразу мав ті властивості які має зараз. Час від часу могли вибухати зірки, але у великому масштабі він ніколи не змінювався.

Як теорія стаціонарного Всесвіту узгоджується із розширення простору?

Ця модель Всесвіту потребувала переосмислення коли Едвін Габбл відкрив розширення Всесвіту. Розширення фактично означало, що Всесвіт змінюється і у минулому він виглядав інакше як в теперішньому. Це також означало, що в майбутньому він також зазнає певних змін.

Навіть розуміючи, що Всесвіт розширюється багато астрономів опиралися теорії Великого Вибуху. Так на початку XX століття з'явився найбільший її суперник - теорія стаціонарного стану. Яку вперше запропонував Фред Гойл.

В її основі лежить принцип згідно з яким Всесвіт нескінченний за розміром, нескінченно старий і якщо брати загальну картину однаковий у всіх напрямках і найголовніше має однакову густину матерії.

При цьому в такому стані Всесвіт мав бути завжди і не змінюватися із часом. Іншими словами Всесвіт не еволюцінує. По суті модель стаціонарного стану це була ще одна спроба описати вічний Всесвіт, але цього разу із урахуванням нових відкриттів.

Одне із перших важливих запитань до теорії стаціонарного стану полягала в тому, як густина матерії може залишатися незмінною, якщо простір між галактиками збільшується?

Фред Гойл та його прихильники відповіли своєю гіпотезою безперервного створення. На їхньою думкою розширення простору урівноважується постійним утворенням матерії через, що Всесвіт не стає менш щільним. Вони розрахували, що для такого Всесвіту достатньо надзвичайно малої швидкості утворення - 1 атом водню/6 км^3/рік.

Ця нова матерія повинна врешті решт формувати нові зірки та галактики. Якщо розглядати досить велику область то його густина, яка є кількість матерії простору в об'ємі не змінюється із часом. Так дві галактики будуть віддалятися одна від одної, але так як постійно утворюються між ними нові галактики, тоді середня відстань між галактиками не змінюється.

Теорія Великого Вибуху передбачає, що відстань між галактиками постійно збільшується, натомість теорія стаціонарного стану передбачає, що відстань між зеленою та червоною галактикою , але поміж ними постійно створюється нові галактики, тому середня відстань між всіма галактиками не змінюється.

Згідно з теорією стаціонарного стану Всесвіт дійсно є динамічним: галактики віддаляються, нові створюються, але загальна картина залишається не змінною. Елегантність цієї ідеї полягає в тому, що Всесвіт нескінченно старий, а одже питання про його походження фактично не виникає. Він існував завжди. І це було особливо важливо для Фреда Гойла - затятого атеїста. Він ненавидів теорію Великого Вибуху саме чере те, що вона передбачала якусь подію створення Всесвіту, тому не дивно що саме Гойл саркастично дав їй назву - Великий Вибух.

Як була зруйнована теорія стаціонарного стану?

Що стосується його теорії стаціонарного стану вона дійсно була популярною в ті часи. Так як на той час ще не було вагомих доказів яка з теорій є вірною. Але на початку 60-хх такі докази почали з'являтися.

У 1960 році був відкритий новий клас астрономічних об'єктів - квазари. Це неймовірно яскраві об'єкти іноді в 1000 разів яскравіші за Чумацький Шлях, але дуже малі в порівнянні з розмірами галактик.

Вважається, що квазари ймовірно надмасивні чорні діри, які живуть в центрах галактик і поглинають навколишню речовину випромінюючи при цьому величезну кількість енергії. Проте особливістю цих типів об'єктів було те, що їх знаходили тільки на великих відстаннях від нас - мільярди світлових років. І той факт, що ці об'єкти спостерігаються лиш в ранньому Всесвіті - є переконливим доказом того, що Всесвіт змінюється із часом.

Тобто якби теорія стаціонарного стану була вірною, тоді ми знаходили квазари всюди і приблизно на однакових відстаннях від нас. У тому числі навіть у нашій рідній галактиці. Адже стаціонарний Всесвіт повинен бути однаковий у всі часи.

Натомість теорія Великого Вибуху передбачає, що Всесвіт на початку був інший , він постійно змінюється, тобто еволюцінує. Тому квазари це відображення стародавньої історії нашого космосу, і саме тому ми бачимо їх тільки на дуже великих відстаннях, а значить в більш ранні епохи нашого Всесвіту.

Однак останнім і найбільшим цвяхом в "труну" стаціонарного стано виявилося випадкове відкриття реліктового випромінювання. Його існування було передбачено в межах теорії Великого Вибуху ще у 1948 році Георгієм Гамовим. Тому відкриття першого світла у Всесвіті було суттєвим доказом в користь теорії, яку так не любив Фред Гойл.

Якщо дивитися на реліктове випромінювання з точки зору стаціонарного стану воно взагалі не мало ніяких підстав для існування. Тим не менш прихильники стаціонарного Всесвіту шукали можливість пояснити це випромінювання. І одним із їх припущеннь було те, що це лише світло від стародавніх зірок, яке було розсіяне галактичним пилом.

Однак реліктове випромінювання дуже однорідне, що ускладнювало пояснення того, як воно могло бути створене численними точковими джерелами та не демонструє ознак розсіювання світла.

Зрештою після запуску 3-х штучних супутників Cobe, WMAP та Planck нарешті науковці записали крихітні варіації температури реліктового випромінювання з найвищим рівнем деталізації.

При чому дані більше не страждали від розмиття атмосферою Землі. І вимірювання зроблені показали що реліктове випромінювання ідеально відповідає характеристикам передбачених теорією Великого Вибуху.

З того часу "вічний" стаціонарний Всесвіт більше не сприймався науковцями всерйоз. Хоча треба визнати, що свого часу ця теорія була доволі непоганою. Навіть Стівен Хокінг називав її дійсною хорошою теорією. Адже теорія стаціонарного стану робила чіткі передбачення, які можна було перевірити спостереженнями і врешті решт спростувати.