Modeli kozmologjik i universit të hershëm - epoka e rrezatimit. Hipoteza e një modeli me shumë fletë të universit. Keni nevojë për ndihmë për të studiuar një temë?

Në fillim, Universi ishte një grumbull zbrazëtie në zgjerim. Rënia e tij çoi në Big Bengun, në plazmën që merrte frymë nga zjarri, nga e cila u farkëtuan elementët e parë kimikë. Pastaj graviteti ngjeshi retë e gazit ftohës për miliona vjet. Dhe pastaj yjet e parë u ndezën, duke ndriçuar një Univers madhështor me triliona galaktika të zbehta... Kjo pamje e botës, e mbështetur nga zbulimet më të mëdha astronomike të shekullit të 20-të, qëndron mbi një themel të fortë teorik. Por ka specialistë që nuk e pëlqejnë atë. Ata kërkojnë me këmbëngulje pika të dobëta në të, duke shpresuar se një kozmologji tjetër do të zëvendësojë atë aktuale.

Në fillim të viteve 1920, shkencëtari i Shën Petersburgut Alexander Friedman, duke supozuar për thjeshtësi se materia mbush të gjithë hapësirën në mënyrë uniforme, gjeti një zgjidhje për ekuacionet e relativitetit të përgjithshëm (GTR), të cilat përshkruajnë Universin jo-stacionar në zgjerim. Edhe Ajnshtajni nuk e mori seriozisht këtë zbulim, duke besuar se Universi duhet të jetë i përjetshëm dhe i pandryshueshëm. Për të përshkruar një Univers të tillë, ai madje futi një term lambda të veçantë "anti-graviteti" në ekuacionet e relativitetit të përgjithshëm. Friedman vdiq shpejt nga ethet tifoide dhe vendimi i tij u harrua. Për shembull, Edwin Hubble, i cili punonte në teleskopin më të madh 100 inç në botë në Observatorin Mount Wilson, nuk kishte dëgjuar asgjë për këto ide.

Në vitin 1929, Hubble kishte matur distancat në disa dhjetëra galaktika dhe, duke i krahasuar ato me spektrat e marra më parë, zbuloi papritur se sa më larg të jetë një galaktikë, aq më të zhvendosura janë linjat e saj spektrale të kuqe. Mënyra më e lehtë për të shpjeguar zhvendosjen e kuqe ishte efekti Doppler. Por më pas doli se të gjitha galaktikat po largoheshin shpejt nga ne. Ishte aq e çuditshme sa astronomi Fritz Zwicky parashtroi një hipotezë shumë të guximshme të "dritës së lodhur", sipas së cilës nuk janë galaktikat që po largohen prej nesh, por kuantet e dritës gjatë një udhëtimi të gjatë duke përjetuar njëfarë rezistence ndaj lëvizjes së tyre, duke humbur gradualisht energji dhe duke u kthyer në të kuqe. Pastaj, natyrisht, ata kujtuan idenë e zgjerimit të hapësirës dhe doli që vëzhgimet e reja jo më pak të çuditshme përshtaten mirë në këtë teori të çuditshme të harruar. Modeli i Friedman-it përfitoi gjithashtu nga fakti se origjina e zhvendosjes së kuqe në të duket shumë e ngjashme me efektin e zakonshëm Doppler: edhe sot, jo të gjithë astronomët e kuptojnë se "shpërndarja" e galaktikave në hapësirë ​​nuk është aspak e njëjtë me zgjerimin. të vetë hapësirës me ato të “ngrira”.galaktikat në të.

Hipoteza e "dritës së lodhur" u zbeh në heshtje nga skena deri në fund të viteve 1930, kur fizikanët vunë re se një foton humbet energji vetëm duke bashkëvepruar me grimcat e tjera, dhe në këtë rast drejtimi i lëvizjes së tij domosdoshmërisht ndryshon të paktën pak. Pra, imazhet e galaktikave të largëta në modelin e "dritës së lodhur" duhet të turbullohen, sikur në mjegull, por ato janë të dukshme mjaft qartë. Si rezultat, modeli Friedmann i Universit, një alternativë ndaj ideve të pranuara përgjithësisht, kohët e fundit ka fituar vëmendjen e të gjithëve. (Megjithatë, deri në fund të jetës së tij, në vitin 1953, vetë Hubble pranoi se zgjerimi i hapësirës mund të ishte vetëm një efekt i dukshëm.)

Standard dy herë alternativ

Por meqenëse Universi po zgjerohet, do të thotë se më parë ishte më i dendur. Duke përmbysur mendërisht evolucionin e tij, studenti i Friedman-it, fizikani bërthamor Georgi Gamow, arriti në përfundimin se Universi i hershëm ishte aq i nxehtë sa në të ndodhën reaksione të shkrirjes termonukleare. Gamow u përpoq të shpjegonte me ta prevalencën e vëzhguar të elementeve kimike, por ai arriti të "gatonte" vetëm disa lloje bërthamash të lehta në kazanin parësor. Doli se, përveç hidrogjenit, bota duhet të përmbajë 23-25% helium, një të qindtën e një për qind deuterium dhe një të miliardën e litiumit. Teoria e sintezës së elementeve më të rënda në yje u zhvillua më vonë me kolegët e tij nga konkurrenti i Gamow, astrofizikani Fred Hoyle.

Në vitin 1948, Gamow parashikoi gjithashtu se një gjurmë e vëzhgueshme duhet të mbetet nga Universi i nxehtë - rrezatimi i ftohur i mikrovalës me një temperaturë prej disa gradë Kelvin, që vjen nga të gjitha drejtimet në qiell. Mjerisht, parashikimi i Gamow përsëriti fatin e modelit të Friedman: askush nuk nxitonte të kërkonte rrezatimin e tij. Teoria e një Universi të nxehtë dukej shumë ekstravagante për të kryer eksperimente të shtrenjta për ta testuar atë. Përveç kësaj, në të shiheshin paralele me krijimin hyjnor, nga i cili u distancuan shumë shkencëtarë. Ajo përfundoi me braktisjen e Gamow nga kozmologjia dhe kalimin në gjenetikë, e cila po shfaqej në atë kohë.

Në vitet 1950, një version i ri i teorisë së një Universi të palëvizshëm, i zhvilluar nga i njëjti Fred Hoyle së bashku me astrofizikanin Thomas Gold dhe matematikanin Hermann Bondi, fitoi popullaritet në vitet 1950. Nën presionin e zbulimit të Hubble, ata pranuan zgjerimin e Universit, por jo evolucionin e tij. Sipas teorisë së tyre, zgjerimi i hapësirës shoqërohet me krijimin spontan të atomeve të hidrogjenit, në mënyrë që dendësia mesatare e Universit të mbetet e pandryshuar. Kjo, natyrisht, është një shkelje e ligjit të ruajtjes së energjisë, por një jashtëzakonisht e parëndësishme - jo më shumë se një atom hidrogjeni për miliardë vjet për metër kub hapësirë. Hoyle e quajti modelin e tij "teoria e krijimit të vazhdueshëm" dhe prezantoi një fushë të veçantë C (nga krijimi anglez - krijimi) me presion negativ, i cili e detyroi Universin të fryhej, duke ruajtur një densitet konstant të materies. Në kundërshtim me Gamow, Hoyle shpjegoi formimin e të gjithë elementëve, përfshirë ato të lehta, nga proceset termonukleare në yje.

Sfondi kozmik i mikrovalës i parashikuar nga Gamow u vu re aksidentalisht pothuajse 20 vjet më vonë. Zbuluesit e tij morën çmimin Nobel dhe Universi i nxehtë Friedmann-Gamow shpejt zëvendësoi hipotezat konkurruese. Hoyle, megjithatë, nuk u dorëzua dhe, duke mbrojtur teorinë e tij, argumentoi se sfondi i mikrovalës u krijua nga yje të largët, drita e të cilave shpërndahej dhe riemetohej nga pluhuri kozmik. Por atëherë shkëlqimi i qiellit duhet të jetë i njollosur, por është pothuajse krejtësisht uniform. Gradualisht, të dhënat u grumbulluan mbi përbërjen kimike të yjeve dhe reve kozmike, të cilat ishin gjithashtu në përputhje me modelin e nukleosintezës primare të Gam.

Kështu, teoria e dyfishtë alternative e Big Bengut u bë përgjithësisht e pranuar ose, siç është në modë të thuhet sot, u kthye në rrjedhën kryesore shkencore. Dhe tani nxënësit e shkollës mësohen se Hubble zbuloi shpërthimin e Universit (dhe jo varësinë e zhvendosjes së kuqe nga distanca), dhe rrezatimi kozmik i mikrovalës, me dorën e lehtë të astrofizikanit sovjetik Joseph Samuilovich Shklovsky, bëhet një rrezatim relikt. Modeli i Universit të nxehtë është "qepur" në mendjet e njerëzve fjalë për fjalë në nivelin e gjuhës.

Katër shkaqet e zhvendosjes së kuqe

Cilin duhet të zgjidhni për të shpjeguar ligjin e Hubble - varësinë e zhvendosjes së kuqe nga distanca?

Gërmimi nën themele

Por natyra njerëzore është e tillë që sapo një ide tjetër e pamohueshme zë vend në shoqëri, menjëherë ka njerëz që duan të debatojnë. Kritika e kozmologjisë standarde mund të ndahet në konceptuale, duke vënë në dukje papërsosmërinë e themeleve të saj teorike, dhe astronomike, duke cituar fakte dhe vëzhgime specifike që janë të vështira për t'u shpjeguar.

Objektivi kryesor i sulmeve konceptuale është, natyrisht, teoria e përgjithshme e relativitetit (GR). Ajnshtajni dha një përshkrim çuditërisht të bukur të gravitetit, duke e identifikuar atë me lakimin e hapësirë-kohës. Megjithatë, nga relativiteti i përgjithshëm ajo ndjek ekzistencën e vrimave të zeza, objekte të çuditshme në qendër të të cilave materia është e ngjeshur në një pikë me densitet të pafund. Në fizikë, shfaqja e pafundësisë tregon gjithmonë kufijtë e zbatueshmërisë së një teorie. Në densitet tepër të larta, relativiteti i përgjithshëm duhet të zëvendësohet nga graviteti kuantik. Por të gjitha përpjekjet për të futur parimet e fizikës kuantike në relativitetin e përgjithshëm kanë dështuar, gjë që i detyron fizikanët të kërkojnë teori alternative të gravitetit. Dhjetra prej tyre u ndërtuan në shekullin e 20-të. Shumica nuk i rezistuan testeve eksperimentale. Por disa teori ende qëndrojnë. Midis tyre, për shembull, është teoria e fushës së gravitetit nga Akademiku Logunov, në të cilën nuk ka hapësirë ​​të lakuar, nuk lindin singularitete, që do të thotë se nuk ka vrima të zeza ose Big Bang. Kudo që parashikimet e teorive të tilla alternative të gravitetit mund të testohen eksperimentalisht, ato pajtohen me ato të relativitetit të përgjithshëm dhe vetëm në raste ekstreme - në densitet ultra të larta ose në distanca shumë të mëdha kozmologjike - përfundimet e tyre ndryshojnë. Kjo do të thotë se struktura dhe evolucioni i Universit duhet të jenë të ndryshme.

Kozmografi e re

Njëherë e një kohë, Johannes Kepler, duke u përpjekur të shpjegojë teorikisht marrëdhëniet midis rrezeve të orbitave planetare, foli shumëhedra të rregullta në njëra-tjetrën. Sferat e përshkruara dhe të gdhendura në to i dukeshin atij rruga më e drejtpërdrejtë për zbulimin e strukturës së universit - "Misteri Kozmografik", siç e quajti ai librin e tij. Më vonë, bazuar në vëzhgimet e Tycho Brahe, ai hodhi poshtë idenë e lashtë të përsosjes qiellore të rrathëve dhe sferave, duke arritur në përfundimin se planetët lëvizin në elips.

Shumë astronomë modernë janë gjithashtu skeptikë në lidhje me ndërtimet spekulative të teoricienëve dhe preferojnë të marrin frymëzim duke parë qiellin. Dhe atje mund të shihni se Galaktika jonë, Rruga e Qumështit, është pjesë e një grumbulli të vogël të quajtur Grupi Lokal i galaktikave, i cili tërhiqet nga qendra e një reje të madhe galaktikash në yjësinë e Virgjëreshës, e njohur si Supergrumbulli Lokal. Në vitin 1958, astronomi George Abel publikoi një katalog me 2712 grupime galaktikash në qiellin verior, të cilat, nga ana tjetër, janë grupuar në supergrupe.

Dakord, nuk duket si një Univers i mbushur në mënyrë uniforme me materie. Por pa homogjenitet në modelin Friedman është e pamundur të arrihet një regjim zgjerimi në përputhje me ligjin e Hubble. Dhe butësia e mahnitshme e sfondit të mikrovalës nuk mund të shpjegohet as. Prandaj, në emër të bukurisë së teorisë, homogjeniteti i Universit u shpall parim kozmologjik dhe pritej që vëzhguesit ta konfirmonin atë. Sigurisht, në distanca të vogla sipas standardeve kozmologjike - njëqind herë më e madhe se Rruga e Qumështit - mbizotëron tërheqja midis galaktikave: ato lëvizin në orbitë, përplasen dhe bashkohen. Por, duke u nisur nga një shkallë e caktuar largësie, Universi thjesht duhet të bëhet homogjen.

Në vitet 1970, vëzhgimet nuk na lejuan ende të themi me siguri nëse strukturat më të mëdha se disa dhjetëra megaparsekë ekzistonin dhe fjalët "homogjeniteti në shkallë të gjerë të Universit" dukeshin si një mantër mbrojtëse e kozmologjisë së Friedmann-it. Por në fillim të viteve 1990 situata kishte ndryshuar në mënyrë dramatike. Në kufirin e konstelacioneve Peshqit dhe Cetusit, u zbulua një kompleks supergrupesh me madhësi rreth 50 megaparseks, i cili përfshin Supergrupin Lokal. Në konstelacionin Hidra, ata zbuluan fillimisht Tërheqësin e Madh me një madhësi prej 60 megaparseksësh, dhe më pas pas tij një supergrumbull të madh Shapley tre herë më i madh. Dhe këto nuk janë objekte të izoluara. Në të njëjtën kohë, astronomët përshkruan Murin e Madh, një kompleks i gjatë 150 megaparseks, dhe lista vazhdon të rritet.

Nga fundi i shekullit, prodhimi i hartave 3D të Universit u vu në qarkullim. Në një ekspozim teleskopi, përftohen spektra të qindra galaktikave. Për ta bërë këtë, një manipulues robotik vendos qindra fibra optike në rrafshin fokal të kamerës Schmidt me kënd të gjerë në koordinatat e njohura, duke transmetuar dritën e secilës galaktikë individuale në laboratorin spektrografik. Sondazhi më i madh SDSS deri më sot ka përcaktuar tashmë spektrat dhe zhvendosjet e kuqe të një milion galaktikave. Dhe struktura më e madhe e njohur në Univers mbetet Muri i Madh i Sloan, i zbuluar në vitin 2003 sipas sondazhit të mëparshëm CfA-II. Gjatësia e tij është 500 megaparseks, që është 12% e distancës deri në horizontin e Universit Friedmann.

Së bashku me përqendrimet e materies, janë zbuluar edhe shumë rajone të shkreta të hapësirës - zbrazëtira, ku nuk ka galaktika apo edhe materie të errëta misterioze. Shumë prej tyre i kalojnë 100 megaparsekët në madhësi dhe në vitin 2007 Observatori Kombëtar Amerikan i Radios Astronomisë raportoi zbulimin e një zbrazëtie të madhe me një diametër prej rreth 300 megaparseks.

Vetë ekzistenca e strukturave të tilla madhështore sfidon kozmologjinë standarde, në të cilën inhomogjenitetet zhvillohen për shkak të grumbullimit gravitacional të materies nga luhatjet e vogla të densitetit të mbetura nga Big Bengu. Me shpejtësitë natyrore të vëzhguara të lëvizjes së galaktikave, ato nuk mund të udhëtojnë më shumë se një duzinë ose dy megaparseks gjatë gjithë jetës së Universit. Dhe si mund ta shpjegojmë atëherë përqendrimin e një substance që mat qindra megaparseks?

Entitetet e errëta

Në mënyrë të rreptë, modeli i Friedman "në formën e tij të pastër" nuk shpjegon formimin e strukturave edhe të vogla - galaktikave dhe grupimeve, përveç nëse i shtojmë atij një entitet të veçantë të pavëzhgueshëm, të shpikur në 1933 nga Fritz Zwicky. Gjatë studimit të grupit Coma, ai zbuloi se galaktikat e tij po lëviznin aq shpejt sa duhet të largoheshin lehtësisht. Pse grupi nuk shpërbëhet? Zwicky sugjeroi se masa e tij ishte shumë më e madhe se sa vlerësohej nga burimet ndriçuese. Kështu u shfaq masa e fshehur në astrofizikë, e cila sot quhet materie e errët. Pa të, është e pamundur të përshkruhet dinamika e disqeve galaktike dhe grupimeve të galaktikave, përkulja e dritës kur kalon pranë këtyre grupimeve dhe vetë origjinën e tyre. Është vlerësuar se ka 5 herë më shumë lëndë të errët sesa lëndë normale shkëlqyese. Tashmë është vërtetuar se këto nuk janë planetoidë të errët, as vrima të zeza dhe as ndonjë grimcë elementare të njohur. Lënda e errët ndoshta përbëhet nga disa grimca të rënda që marrin pjesë vetëm në ndërveprime të dobëta.

Kohët e fundit, eksperimenti satelitor italo-rus PAMELA zbuloi një tepricë të çuditshme të pozitroneve energjike në rrezet kozmike. Astrofizikanët nuk dinë një burim të përshtatshëm të pozitroneve dhe sugjerojnë se ato mund të jenë produkte të një lloj reagimi me grimcat e materies së errët. Nëse po, atëherë teoria e nukleosintezës primordiale e Gamow mund të jetë në rrezik, sepse nuk supozonte praninë e një numri të madh grimcash të rënda të panjohura në Universin e hershëm.

Energjia e errët misterioze duhej t'i shtohej urgjentisht modelit standard të Universit në kapërcyellin e shekujve 20 dhe 21. Jo shumë kohë përpara kësaj, u testua një metodë e re për përcaktimin e distancave në galaktikat e largëta. "Qiri standard" në të ishin shpërthimet e supernovave të një lloji të veçantë, të cilat në kulmin e shpërthimit kanë gjithmonë pothuajse të njëjtën shkëlqim. Shkëlqimi i tyre i dukshëm përdoret për të përcaktuar distancën nga galaktika ku ndodhi kataklizmi. Të gjithë prisnin që matjet do të tregonin një ngadalësim të lehtë në zgjerimin e Universit nën ndikimin e vetë-gravitetit të materies së tij. Me habi të madhe, astronomët zbuluan se zgjerimi i Universit, përkundrazi, po përshpejtohet! Energjia e errët u shpik për të siguruar zmbrapsjen universale kozmike që fryn Universin. Në fakt, është i padallueshëm nga termi lambda në ekuacionet e Ajnshtajnit dhe, çfarë është më qesharake, nga fusha C nga teoria Bondi-Gold-Hoyle e një universi të palëvizshëm, në të kaluarën konkurrenti kryesor i kozmologjisë Friedmann-Gamow. Kjo është mënyra se si idetë spekulative artificiale migrojnë midis teorive, duke i ndihmuar ato të mbijetojnë nën presionin e fakteve të reja.

Nëse modeli origjinal i Friedman-it kishte vetëm një parametër të përcaktuar nga vëzhgimet (dendësia mesatare e materies në Univers), atëherë me ardhjen e "entiteteve të errëta" numri i parametrave "akordim" u rrit ndjeshëm. Këto nuk janë vetëm përmasat e "përbërësve" të errët, por edhe vetitë e tyre fizike të supozuara në mënyrë arbitrare, siç është aftësia për të marrë pjesë në ndërveprime të ndryshme. A nuk është e vërtetë që e gjithë kjo të kujton teorinë e Ptolemeut? Gjithnjë e më shumë epikikë iu shtuan atij gjithashtu, për të arritur konsistencën me vëzhgimet, derisa u shemb nën peshën e dizajnit të tij tepër të ndërlikuar.

Universi DIY

Gjatë 100 viteve të fundit, janë krijuar një larmi e madhe modelesh kozmologjike. Nëse më parë secila prej tyre perceptohej si një hipotezë fizike unike, tani qëndrimi është bërë më prozaik. Për të ndërtuar një model kozmologjik, duhet të merreni me tre gjëra: teorinë e gravitetit, nga e cila varen vetitë e hapësirës, ​​shpërndarja e materies dhe natyra fizike e zhvendosjes së kuqe, nga e cila rrjedh varësia: largësia - zhvendosja e kuqe. R(z). Kjo përcakton kozmografinë e modelit, e cila bën të mundur llogaritjen e efekteve të ndryshme: si ndriçimi i një "qiri standard", madhësia këndore e një "metri standard", kohëzgjatja e një "sekonde standarde" dhe shkëlqimi i sipërfaqes. ndryshimi i një "galaktike referuese" me distancën (ose më mirë, me zhvendosjen e kuqe). Mbetet vetëm të shikojmë qiellin dhe të kuptojmë se cila teori jep parashikimet e sakta.

Imagjinoni që në mbrëmje jeni ulur në një rrokaqiell pranë dritares, duke parë detin e dritave të qytetit që shtrihen poshtë. Ka më pak prej tyre në distancë. Pse? Ndoshta ka periferi të varfër atje, apo edhe zhvillimi ka përfunduar plotësisht. Ose ndoshta drita nga fenerët zbehet nga mjegulla ose smogu. Ose lakimi i sipërfaqes së Tokës ndikon në të, dhe dritat e largëta thjesht shkojnë përtej horizontit. Për secilin opsion, mund të llogarisni varësinë e numrit të dritave nga distanca dhe të gjeni një shpjegim të përshtatshëm. Kështu studiojnë kozmologët galaktikat e largëta, duke u përpjekur të zgjedhin modelin më të mirë të Universit.

Që testi kozmologjik të funksionojë, është e rëndësishme të gjeni objekte "standarde" dhe të merrni parasysh ndikimin e të gjitha ndërhyrjeve që shtrembërojnë pamjen e tyre. Kozmologët vëzhgues kanë luftuar me këtë për tetë dekada. Merrni, të themi, testin e madhësisë këndore. Nëse hapësira jonë është Euklidiane, domethënë jo e lakuar, madhësia e dukshme e galaktikave zvogëlohet në proporcion të zhdrejtë me zhvendosjen z në të kuqe. Në modelin e Friedmann-it me hapësirë ​​të lakuar, madhësitë këndore të objekteve zvogëlohen më ngadalë, dhe ne shohim galaktika pak më të mëdha, si peshqit në një akuarium. Ekziston edhe një model (Ajnshtajni ka punuar me të në fazat e hershme), në të cilin galaktikat fillimisht zvogëlohen në madhësi ndërsa largohen, dhe më pas fillojnë të rriten përsëri. Problemi, megjithatë, është se ne shohim galaktika të largëta siç ishin në të kaluarën, dhe gjatë rrjedhës së evolucionit madhësitë e tyre mund të ndryshojnë. Përveç kësaj, në një distancë të madhe, pikat me mjegull duken më të vogla - për faktin se është e vështirë të shihen skajet e tyre.

Është jashtëzakonisht e vështirë të merret parasysh ndikimi i efekteve të tilla, dhe për këtë arsye rezultati i një testi kozmologjik shpesh varet nga preferencat e një studiuesi të veçantë. Në një grup të madh veprash të botuara, mund të gjenden teste që konfirmojnë dhe hedhin poshtë një sërë modelesh kozmologjike. Dhe vetëm profesionalizmi i shkencëtarit përcakton se cilin prej tyre të besojë dhe cilin jo. Këtu janë vetëm disa shembuj.

Në vitin 2006, një ekip ndërkombëtar prej tre duzina astronomësh testoi nëse shpërthimet e largëta të supernovës u shtrinë me kalimin e kohës, siç kërkohet nga modeli i Friedmann-it. Ata morën pajtim të plotë me teorinë: ndezjet zgjaten saktësisht aq herë sa zvogëlohet frekuenca e dritës që vjen prej tyre - zgjerimi i kohës në relativitetin e përgjithshëm ka të njëjtin efekt në të gjitha proceset. Ky rezultat mund të ishte një tjetër gozhdë përfundimtare në arkivolin e teorisë së një universi të palëvizshëm (i pari 40 vjet më parë u emërua nga Stephen Hawking si sfondi kozmik i mikrovalës), por në vitin 2009, astrofizikani amerikan Eric Lerner publikoi saktësisht rezultatet e kundërta. të marra me një metodë tjetër. Ai përdori testin e shkëlqimit të sipërfaqes për galaktikat, të shpikur nga Richard Tolman në vitin 1930, veçanërisht për të bërë një zgjedhje midis një universi në zgjerim dhe një universi statik. Në modelin Friedmann, shkëlqimi i sipërfaqes së galaktikave bie shumë shpejt me rritjen e zhvendosjes së kuqe, dhe në hapësirën Euklidiane me "dritën e lodhur" prishja është shumë më e ngadaltë. Në z = 1 (ku, sipas Friedman, galaktikat janë rreth gjysmë më të reja se ato pranë nesh), ndryshimi është 8-fish dhe në z = 5, që është afër kufirit të aftësive të teleskopit hapësinor Hubble, ai është më shumë se 200-fish. Testi tregoi se të dhënat pothuajse përputhen në mënyrë të përsosur me modelin e "dritës së lodhur" dhe ndryshojnë fuqishëm nga ai i Friedman.

Baza për dyshime

Kozmologjia vëzhguese ka grumbulluar shumë të dhëna që hedhin dyshime mbi korrektësinë e modelit dominues kozmologjik, i cili, pasi shtoi lëndën dhe energjinë e errët, filloi të quhej LCDM (Lambda - Materia e Errët e Ftohtë). Një problem i mundshëm për LCDM është rritja e shpejtë e zhvendosjeve rekord të kuqe të objekteve të zbuluara. Masanori Iye, një punonjës i Observatorit Kombëtar Astronomik Japonez, studioi se si u rritën zhvendosjet e hapura rekord të kuqe të galaktikave, kuazareve dhe shpërthimeve të rrezeve gama (shpërthimet më të fuqishme dhe fenerët më të largët në Universin e vëzhgueshëm). Deri në vitin 2008, të gjithë ata tashmë e kishin kapërcyer pragun z = 6 dhe rekordi z i shpërthimeve të rrezeve gama u rrit veçanërisht me shpejtësi. Në vitin 2009, ata vendosën një tjetër rekord: z = 8.2. Në modelin e Friedman-it, kjo korrespondon me një moshë prej rreth 600 milionë vjetësh pas Big Bengut dhe përshtatet deri në kufi me teoritë ekzistuese të formimit të galaktikave: më, dhe ato thjesht nuk do të kenë kohë për t'u formuar. Ndërkohë, progresi në treguesit z nuk duket se po ndalet - të gjithë presin të dhëna nga teleskopët e rinj hapësinorë Herschel dhe Planck, të lëshuar në pranverën e vitit 2009. Nëse shfaqen objekte me z = 15 ose 20, do të bëhet një krizë e plotë LCDM.

Një problem tjetër u vu re në vitin 1972 nga Alan Sandage, një nga kozmologët më të respektuar vëzhgues. Rezulton se ligji i Hubble qëndron shumë mirë në afërsi të Rrugës së Qumështit. Brenda disa megaparsekëve nga ne, materia shpërndahet jashtëzakonisht në mënyrë johomogjene, por galaktikat duket se nuk e vërejnë këtë. Zhvendosja e tyre e kuqe është saktësisht proporcionale me distancat e tyre, me përjashtim të atyre që janë shumë afër qendrave të grupimeve të mëdha. Shpejtësitë kaotike të galaktikave duket se janë dobësuar nga diçka. Duke tërhequr një analogji me lëvizjen termike të molekulave, ky paradoks nganjëherë quhet ftohtësia anormale e rrjedhës së Hubble. Nuk ka asnjë shpjegim gjithëpërfshirës për këtë paradoks në LCDM, por ai merr një shpjegim të natyrshëm në modelin "dritë e lodhur". Alexander Raikov nga Observatori Pulkovo hipotezoi se zhvendosja e fotoneve në të kuqe dhe zbutja e shpejtësive kaotike të galaktikave mund të jetë një manifestim i të njëjtit faktor kozmologjik. Dhe e njëjta arsye mund të shpjegojë anomalinë në lëvizjen e sondave ndërplanetare amerikane Pioneer 10 dhe Pioneer 11. Teksa u larguan nga sistemi diellor, ata përjetuan një ngadalësim të vogël, të pashpjegueshëm, vetëm sasinë e duhur numerikisht për të shpjeguar ftohtësinë e rrjedhës së Hubble.

Një numër kozmologësh po përpiqen të vërtetojnë se lënda në Univers shpërndahet jo në mënyrë uniforme, por fraktale. Kjo do të thotë që pavarësisht se çfarë shkalle e konsiderojmë Universin, ai gjithmonë do të zbulojë një alternim grupimesh dhe zbrazëtirash të nivelit përkatës. I pari që ngriti këtë temë ishte fizikani italian Luciano Piotroneiro në 1987. Dhe disa vjet më parë, kozmologu i Shën Petersburgut Yuri Baryshev dhe Pekka Teerikorpi nga Finlanda botuan një monografi të gjerë "Struktura Fraktal e Universit". Një numër artikujsh shkencorë pretendojnë se në sondazhet e zhvendosjes së kuqe, natyra fraktal e shpërndarjes së galaktikave zbulohet me siguri deri në një shkallë prej 100 megaparseks, dhe heterogjeniteti mund të gjurmohet deri në 500 megaparseks ose më shumë. Dhe së fundi, Alexander Raikov, së bashku me Viktor Orlovin nga Universiteti Shtetëror i Shën Petersburgut, zbuluan shenja të një shpërndarjeje fraktal në katalogun e shpërthimeve të rrezeve gama në shkallë deri në z = 3 (d.m.th., sipas modelit të Friedmann në shumicën e Universi i dukshëm). Nëse kjo konfirmohet, kozmologjia është para një tronditje të madhe. Fraktaliteti përgjithëson konceptin e homogjenitetit, i cili, për arsye të thjeshtësisë matematikore, u mor si bazë e kozmologjisë së shekullit të 20-të. Sot, fraktalet studiohen në mënyrë aktive nga matematikanët dhe teorema të reja vërtetohen rregullisht. Fraktaliteti i strukturës në shkallë të gjerë të Universit mund të çojë në pasoja shumë të papritura, dhe kush e di nëse ndryshimet rrënjësore në pamjen e Universit dhe zhvillimin e tij na presin përpara?

Qaj nga zemra

E megjithatë, pavarësisht se sa të frymëzuar janë "disidentët" kozmologjikë nga shembuj të tillë, sot nuk ka një teori koherente dhe të zhvilluar mirë të strukturës dhe evolucionit të Universit që të ndryshojë nga LCDM standarde. Ajo që kolektivisht quhet kozmologji alternative përbëhet nga një numër pretendimesh që janë ngritur me të drejtë nga ithtarët e konceptit të pranuar përgjithësisht, si dhe një grup idesh premtuese të shkallëve të ndryshme të sofistikimit që mund të jenë të dobishme në të ardhmen nëse një program i fortë kërkimor alternativ. del.

Shumë përkrahës të pikëpamjeve alternative priren të mbitheksojnë idetë individuale ose kundërshembuj. Ata shpresojnë se duke demonstruar vështirësitë e modelit standard, ai mund të braktiset. Por, siç argumentoi filozofi i shkencës Imre Lakatos, as eksperimenti dhe as paradoksi nuk mund të shkatërrojnë një teori. Vetëm një teori e re, më e mirë e vret një teori. Nuk ka ende asgjë për të ofruar për një kozmologji alternative.

Por nga do të vijnë zhvillimet e reja serioze, ankohen “alternativat”, nëse në të gjithë botën, në komitetet e granteve, në redaksinë e revistave shkencore dhe në komisionet e shpërndarjes së kohës së vëzhgimit të teleskopëve, shumica janë mbështetës të standardit. kozmologji. Ata, thonë ata, thjesht bllokojnë shpërndarjen e burimeve për punën që qëndron jashtë rrjedhës së përgjithshme kozmologjike, duke e konsideruar atë një humbje të kotë fondesh. Disa vite më parë, tensionet arritën aq kulmin sa një grup kozmologësh shkroi një "Letër të Hapur për Komunitetin Shkencor" shumë të ashpër në revistën New Scientist. Ajo njoftoi themelimin e organizatës publike ndërkombëtare Alternative Cosmology Group (www. cosmology. info), e cila që atëherë ka mbajtur periodikisht konferencat e veta, por ende nuk ka qenë në gjendje të ndryshojë ndjeshëm situatën.

Historia e shkencës njeh shumë raste kur një program i ri i fuqishëm kërkimor u formua papritur rreth ideve që konsideroheshin thellësisht alternative dhe me pak interes. Dhe, ndoshta, kozmologjia aktuale e ndryshme alternative mbart brenda vetes mikrobin e një revolucioni të ardhshëm në tablonë e botës.

Modelet e një universi të palëvizshëm. Veçantia e Universit nuk lejon verifikimin eksperimental të hipotezave të parashtruara dhe ngritjen e tyre në nivelin e teorive, prandaj evolucioni i Universit mund të konsiderohet vetëm brenda kornizës së modeleve.

Pas krijimit të mekanikës klasike, tabloja shkencore e botës u bazua në idetë njutoniane për hapësirën, kohën dhe gravitetin dhe përshkruan një konstante në kohë, d.m.th. Univers i palëvizshëm, i pafund i krijuar nga Krijuesi.

Në shekullin e 20-të janë shfaqur baza të reja teorike për krijimin e modeleve të reja kozmologjike.

Para së gjithash, duhet të përmendim postulatin kozmologjik, sipas të cilit ligjet fizike të vendosura në një pjesë të kufizuar të Universit vlejnë për të gjithë Universin. Për më tepër, homogjeniteti dhe izotropia e shpërndarjes në shkallë të gjerë të materies në Univers konsiderohet një aksiomë. Në këtë rast, modeli evolucionar duhet të korrespondojë me të ashtuquajturin parim antropik, d.m.th. parashikojnë mundësinë e paraqitjes së një vëzhguesi (një personi të arsyeshëm) në një fazë të caktuar të evolucionit.

Meqenëse është graviteti ai që përcakton ndërveprimin e masave në distanca të mëdha, thelbi teorik i kozmologjisë së shekullit të njëzetë. u bë teoria relativiste e gravitetit dhe hapësirë-kohës - teoria e përgjithshme e relativitetit. Sipas kësaj teorie shpërndarja dhe lëvizja e materies përcaktojnë vetitë gjeometrike të hapësirë-kohës dhe në të njëjtën kohë varen edhe vetë prej tyre. Fusha gravitacionale manifestohet si një "lakim" i hapësirë-kohës. Në modelin e parë kozmologjik të Ajnshtajnit, i krijuar në bazë të relativitetit të përgjithshëm në 1916, Universi është gjithashtu i palëvizshëm. Është i pakufishëm, por i mbyllur dhe ka dimensione të fundme. Hapësira mbyllet në vetvete.

Modelet e Friedman-it të një universi jo të palëvizshëm. Modeli i Ajnshtajnit për një Univers të palëvizshëm u hodh poshtë në veprat e shkencëtarit rus A.A. Friedman (1888 - 1925), i cili në 1922 tregoi se hapësira e lakuar nuk mund të jetë e palëvizshme: ajo ose duhet të zgjerohet ose të tkurret. Tre modele të ndryshme të ndryshimeve në rrezen e lakimit të Universit janë të mundshme, në varësi të densitetit mesatar të materies në të, dhe në dy prej tyre Universi zgjerohet pafundësisht, dhe në të tretën, rrezja e lakimit ndryshon periodikisht (Universi pulson).

Megjithëse zbulimi i E. Hubble për ligjin e varësisë së shpejtësisë së largimit të galaktikave në distancën prej tyre konfirmoi zgjerimin e Universit, aktualisht, një krahasim i densitetit të vlerësuar eksperimentalisht të materies me vlerën kritike të këtij parametri, e cila përcakton kalimin nga zgjerimi në pulsim, nuk bën të mundur zgjedhjen e qartë të një skenari për evolucion të mëtejshëm. Këto dy vlera rezultuan të afërta, por të dhënat eksperimentale nuk ishin mjaftueshëm të besueshme.

Zgjerimi i Universit është aktualisht një fakt i mirë-bazuar dhe i pranuar përgjithësisht që na lejon të vlerësojmë moshën e Universit. Sipas vlerësimeve më të zakonshme, është 10 18 s (18 miliardë vjet). Prandaj, modelet moderne supozojnë një "fillim" të Universit. Si filloi evolucioni i saj?

Modeli i një universi të nxehtë. Baza e ideve moderne për fazat fillestare të evolucionit të Universit është modeli i "Universit të nxehtë", ose "Big Bang", themelet e të cilit u hodhën në vitet 40 të shekullit të 20-të. Shkencëtari rus që punon në SHBA, G.A. Gammov (1904 – 1968). Në versionin më të thjeshtë të këtij modeli, duket se Universi u ngrit spontanisht si rezultat i një shpërthimi nga një gjendje super e dendur dhe super e nxehtë me lakim të pafund të hapësirës (gjendja e singularitetit). "Nxehtësia" e gjendjes fillestare njëjës karakterizohet nga mbizotërimi i rrezatimit elektromagnetik në të mbi materien. Kjo konfirmohet nga zbulimi eksperimental në vitin 1965 i "rrezatimit relikt" elektromagnetik izotropik nga astrofizikanët amerikanë Penzias (lindur 1933) dhe Wilson (lindur 1936). Teoritë moderne fizike bëjnë të mundur përshkrimin e evolucionit të materies duke filluar nga momenti i kohës t= 10 -43 s. Momentet e fillimit të evolucionit të Universit janë ende pas pengesës fizike. Vetëm duke filluar nga momenti t= 10 -10 s pas Big Bengut, idetë tona për gjendjen e materies në Universin e hershëm dhe proceset që ndodhin në të mund të testohen eksperimentalisht dhe të përshkruhen teorikisht.

Ndërsa Universi zgjerohet, dendësia e materies në të zvogëlohet dhe temperatura bie. Në këtë rast ndodhin procese të transformimeve cilësore të grimcave të materies. Në 10 -10 s, lënda përbëhet nga kuarkë të lirë, leptone dhe fotone (shih seksionin III). Ndërsa Universi ftohet, formohen hadronet, pastaj shfaqen bërthamat e elementeve të lehta - izotopet e hidrogjenit, heliumit, litiumit. Sinteza e bërthamave të heliumit ndalon në këtë moment t= 3 min. Vetëm pas qindra mijëra vjetësh bërthamat bashkohen me elektronet për të formuar atomet e hidrogjenit dhe heliumit, dhe që nga ai moment substanca pushon së bashkëvepruari me rrezatimin elektromagnetik. Rrezatimi "relikt" u ngrit pikërisht gjatë kësaj periudhe. Kur madhësia e Universit ishte rreth 100 herë më e vogël se në epokën e sotme, grumbullimet e gazit lindën nga johomogjenitetet e hidrogjenit dhe gazit të heliumit, të cilat u fragmentuan dhe çuan në shfaqjen e yjeve dhe galaktikave.

Çështja e ekskluzivitetit të Universit si objekt i kozmologjisë mbetet e hapur. Së bashku me këndvështrimin e përhapur se i gjithë universi është metagalaksia jonë, ekziston një mendim i kundërt se universi mund të përbëhet nga shumë metagalaksi, dhe ideja e veçantisë së universit është historikisht relative, e përcaktuar nga niveli të shkencës dhe praktikës.

Historikisht, idetë për Universin janë zhvilluar gjithmonë brenda kornizës së modeleve mendore të Universit, duke filluar nga mitet antike. Në mitologjinë e pothuajse çdo kombi, një vend domethënës zënë mitet për Universin - origjina, thelbi, struktura, marrëdhëniet dhe shkaqet e mundshme të fundit. Në shumicën e miteve të lashta, bota (Universi) nuk është e përjetshme, ajo u krijua nga fuqi më të larta nga ndonjë parim themelor (substanca), zakonisht nga uji ose nga kaosi. Koha në idetë e lashta kozmogonike është më së shpeshti ciklike, d.m.th. ngjarjet e lindjes, ekzistencës dhe vdekjes së Universit ndjekin njëra-tjetrën në një rreth, si të gjitha objektet në natyrë. Universi është një tërësi e vetme, të gjithë elementët e tij janë të ndërlidhur, thellësia e këtyre lidhjeve ndryshon deri në transformimet e mundshme të ndërsjella, ngjarjet ndjekin njëra-tjetrën, duke zëvendësuar njëra-tjetrën (dimër dhe verë, ditë dhe natë). Ky rend botëror është kundër kaosit. Hapësira e botës është e kufizuar. Fuqitë më të larta (nganjëherë perëndi) veprojnë ose si krijues të Universit ose si roje të rendit botëror. Struktura e Universit në mite supozon një shumështresore: së bashku me botën e zbuluar (të mesme), ekzistojnë botët e sipërme dhe të poshtme, boshti i Universit (shpesh në formën e një peme ose mali botëror), qendra e bota - një vend i pajisur me veti të veçanta të shenjta, ekziston një lidhje midis shtresave individuale të botës. Ekzistenca e botës është konceptuar në një mënyrë regresive - nga "epoka e artë" në rënie dhe vdekje. Njeriu në mitet e lashta mund të jetë një analog i të gjithë Kozmosit (e gjithë bota është krijuar nga një krijesë gjigante e ngjashme me një njeri gjigant), gjë që forcon lidhjen midis njeriut dhe Universit. Në modelet e lashta, njeriu nuk zë kurrë në qendër të vëmendjes. Në shekujt VI-V. para Krishtit. Janë krijuar modelet e para natyrore filozofike të Universit, më të zhvilluara në Greqinë e Lashtë. Koncepti përfundimtar në këto modele është Kozmosi si një tërësi e vetme, e bukur dhe konsistente ndaj ligjit. Pyetja se si u formua bota plotësohet me pyetjen se nga është krijuar bota dhe si ndryshon ajo. Përgjigjet nuk janë më të formuluara në formë figurative, por në gjuhë abstrakte, filozofike. Koha në modele më shpesh është ende ciklike në natyrë, por hapësira është e kufizuar. Substanca vepron si elemente individuale (uji, ajri, zjarri - në shkollën mileziane dhe në Heraklitus), një përzierje elementesh dhe një Kozmos i vetëm, i pandashëm, i palëvizshëm (ndër Eleatikët), numër i ontologjizuar (ndër Pitagorianët), i pandashëm. njësitë strukturore - atomet që sigurojnë unitetin e botës - te Demokriti. Është modeli i Demokritit i Universit që është i pafund në hapësirë. Filozofët natyrorë përcaktuan statusin e objekteve kozmike - yjet dhe planetët, ndryshimet midis tyre, rolin e tyre dhe pozicionin relativ në Univers. Në shumicën e modeleve, lëvizja luan një rol të rëndësishëm. Kozmosi është ndërtuar sipas një ligji të vetëm - Logos, dhe njeriu gjithashtu i nënshtrohet të njëjtit ligj - një mikrokozmos, një kopje e reduktuar e Kozmosit. Zhvillimi i pikëpamjeve të Pitagorës, të cilat gjeometrizuan Kozmosin dhe për herë të parë e paraqitën qartë atë në formën e një sfere që rrotullohet rreth një zjarri qendror dhe të rrethuar prej tij, u mishërua në dialogët e mëvonshëm të Platonit. Për shumë shekuj, modeli i Aristotelit, i përpunuar matematikisht nga Ptolemeu, u konsiderua kulmi logjik i pikëpamjeve të antikitetit mbi Kozmosin. Në një formë disi të thjeshtuar, ky model, i mbështetur nga autoriteti i kishës, zgjati rreth 2 mijë vjet. Sipas Aristotelit, Universi: o është një tërësi gjithëpërfshirëse, e përbërë nga tërësia e të gjithë trupave të perceptuar; o i një lloji; o është i kufizuar hapësinor, i kufizuar në sferën qiellore ekstreme, pas saj “nuk ka as zbrazëti, as hapësirë”; o i përjetshëm, i pafilluar dhe i pafund në kohë. Në të njëjtën kohë, Toka është e palëvizshme dhe ndodhet në qendër të Universit, tokësorja dhe qiellore (supralunar) janë absolutisht të kundërta në përbërjen e tyre fizike dhe kimike dhe natyrën e lëvizjes. Në shekujt 15-16, gjatë Rilindjes, u rishfaqën modelet natyrore filozofike të Universit. Ato karakterizohen, nga njëra anë, nga rikthimi në gjerësinë dhe pikëpamjet filozofike të lashtësisë, dhe nga ana tjetër, nga logjika dhe matematika strikte e trashëguar nga mesjeta. Si rezultat i kërkimeve teorike, Nikolai Kuzansky, N. Copernicus, G. Bruno propozojnë modele të Universit me hapësirë ​​të pafundme, kohë lineare të pakthyeshme, një sistem diellor heliocentrik dhe shumë botë të ngjashme me të. G. Galileo, duke vazhduar këtë traditë, hetoi ligjet e lëvizjes - vetinë e inercisë dhe ishte i pari që përdori me vetëdije modelet mendore (konstruksione që më vonë u bënë baza e fizikës teorike), një gjuhë matematikore, të cilën ai e konsideroi si gjuhë universale të Universi, një kombinim i metodave empirike dhe një hipoteze teorike që përvoja duhet të konfirmojë ose hedh poshtë, dhe, së fundi, vëzhgimet astronomike duke përdorur një teleskop, i cili zgjeroi ndjeshëm aftësitë e shkencës. G. Galileo, R. Descartes, I. Kepler hodhën themelet e ideve moderne fizike dhe kozmogonike për botën, si në bazë të tyre ashtu edhe në bazë të ligjeve të mekanikës të zbuluara nga Njutoni në fund të shekullit të 17-të. U formua modeli i parë shkencor kozmologjik i Universit, i quajtur modeli klasik Njutonian. Sipas këtij modeli, Universi: O është statik (stacionar), d.m.th. mesatarisht konstante me kalimin e kohës; O është homogjen - të gjitha pikat e tij janë të barabarta; O është izotropik - të gjitha drejtimet janë të barabarta; o është i përjetshëm dhe hapësinor i pafund, dhe hapësira dhe koha janë absolute - ato nuk varen nga njëra-tjetra dhe nga masat lëvizëse; O ka një densitet të lëndës jo zero; O ka një strukturë që është plotësisht e kuptueshme në gjuhën e sistemit ekzistues të njohurive fizike, që nënkupton ekstrapolueshmërinë e pafund të ligjeve të mekanikës, ligjin e gravitetit universal, që janë ligjet bazë për lëvizjen e të gjithë trupave kozmikë. Përveç kësaj, parimi i veprimit me rreze të gjatë është i zbatueshëm në Univers, d.m.th. përhapja e menjëhershme e sinjalit; Uniteti i Universit sigurohet nga një strukturë e vetme - struktura atomike e materies. Baza empirike e këtij modeli ishin të gjitha të dhënat e marra nga vëzhgimet astronomike; për përpunimin e tyre u përdor një aparat modern matematikor. Ky ndërtim bazohej në determinizmin dhe materializmin e filozofisë racionaliste të Epokës së Re. Pavarësisht kontradiktave që u shfaqën (paradokset fotoometrike dhe gravitacionale - pasojat e ekstrapolimit të modelit në pafundësi), tërheqja ideologjike dhe qëndrueshmëria logjike, si dhe potenciali heuristik, e bënë modelin Njutonian të vetmin e pranueshëm për kozmologët deri në shekullin e 20-të. Nevoja për të rishikuar pikëpamjet mbi Universin u nxit nga zbulime të shumta të bëra në shekujt 19 dhe 20: prania e presionit të dritës, pjesëtueshmëria e atomit, defekti i masës, modeli i strukturës së atomit, joplanari. gjeometritë e Riemann dhe Lobachevsky, por vetëm me ardhjen e teorisë së relativitetit, një teori e re relativiste kuantike u bë model i mundshëm i Universit. Nga ekuacionet e teorisë speciale (STR, 1905) dhe të përgjithshme (GTR, 1916) të relativitetit të A. Ajnshtajnit, rezulton se hapësira dhe koha janë të ndërlidhura në një metrikë të vetme dhe varen nga lënda lëvizëse: me shpejtësi afër shpejtësisë. e dritës, hapësira është e ngjeshur, koha është shtrirë dhe afër masave kompakte të fuqishme hapësirë-koha është e lakuar, në këtë mënyrë modeli i Universit gjeometrizohet. Madje kishte përpjekje për të imagjinuar të gjithë Universin si një hapësirë-kohë të lakuar, nyjet dhe defektet e së cilës interpretoheshin si masa. Ajnshtajni, duke zgjidhur ekuacionet për Universin, mori një model që ishte i kufizuar në hapësirë ​​dhe i palëvizshëm. Por për të ruajtur stacionaritetin, ai duhej të fuste një term shtesë lambda në zgjidhje, i cili nuk mbështetej empirikisht nga asgjë, dhe ishte ekuivalent në veprimin e tij me një fushë që kundërshtonte gravitetin në distanca kozmologjike. Megjithatë, në 1922-1924. A.A. Friedman propozoi një zgjidhje të ndryshme për këto ekuacione, nga e cila ishte e mundur të përftoheshin tre modele të ndryshme të universit në varësi të densitetit të materies, por të tre modelet ishin jo-stacionare (në zhvillim) - një model me zgjerim të ndjekur nga kompresimi, një model oscilues dhe një model me zgjerim të pafund. Në atë kohë, refuzimi i stacionaritetit të Universit ishte një hap vërtet revolucionar dhe u pranua nga shkencëtarët me shumë vështirësi, pasi dukej se binte në kundërshtim me të gjitha pikëpamjet e vendosura shkencore dhe filozofike mbi natyrën, duke çuar në mënyrë të pashmangshme në kreacionizëm. Konfirmimi i parë eksperimental i natyrës jostacionare të Universit u mor në vitin 1929 - Hubble zbuloi një zhvendosje të kuqe në spektrat e galaktikave të largëta, e cila, sipas efektit Doppler, tregoi zgjerimin e Universit (jo të gjithë kozmologët e ndanë këtë interpretim në ajo kohe). Në vitet 1932-1933 Teoricieni belg J. Lemaitre propozoi një model të Universit me një "fillim të nxehtë", të ashtuquajturin "Big Bang". Por përsëri në vitet 1940 dhe 1950. U propozuan modele alternative (me lindjen e grimcave nga fusha c, nga vakuumi), duke ruajtur natyrën e palëvizshme të Universit. Në vitin 1964, shkencëtarët amerikanë - astrofizikani A. Penzias dhe radioastronomi K. Wilson zbuluan rrezatim homogjen izotropik relikt, duke treguar qartë një "fillim të nxehtë" të Universit. Ky model u bë dominant dhe u pranua nga shumica e kozmologëve. Megjithatë, pikërisht kjo pikë e "fillimit", pika e singularitetit, shkaktoi shumë probleme dhe mosmarrëveshje si për mekanizmin e "Big Bengut" dhe për shkak se sjellja e sistemit (universit) pranë tij nuk mund të përshkruhej brenda. kuadri i teorive të njohura shkencore (temperatura dhe dendësia pafundësisht e lartë duhej të kombinoheshin me përmasa infiniteminale). Në shekullin e 20-të Janë paraqitur shumë modele të Universit - nga ato që hodhën poshtë teorinë e relativitetit si bazë, tek ato që ndryshuan disa faktorë në modelin bazë, për shembull, "struktura qelizore e Universit" ose teoria e fijeve. Pra, për të hequr kontradiktat që lidhen me singularitetin, në vitet 1980-1982. Astronomi amerikan P. Steinhart dhe astrofizikani sovjetik A. Linde propozuan një modifikim të modelit të Universit në zgjerim - një model me një fazë inflacioniste (modeli i "Universit të fryrë"), në të cilin momentet e para pas "Big Bang" morën një interpretim i ri. Ky model vazhdoi të rafinohej më vonë; ai hoqi një sërë problemesh dhe kontradiktash të rëndësishme në kozmologji. Kërkimi nuk ndalet sot: hipoteza e paraqitur nga një grup shkencëtarësh japonezë për origjinën e fushave magnetike parësore është në përputhje të mirë me modelin e përshkruar më sipër dhe na lejon të shpresojmë të marrim njohuri të reja rreth fazave të hershme të ekzistencës së Universi. Si një objekt studimi, Universi është shumë kompleks për t'u studiuar në mënyrë deduktive; metodat e ekstrapolimit dhe modelimit ofrojnë mundësinë për të ecur përpara në njohuritë e tij. Megjithatë, këto metoda kërkojnë respektim të rreptë të të gjitha procedurave (nga formulimi i problemit, zgjedhja e parametrave, shkalla e ngjashmërisë midis modelit dhe origjinalit, deri te interpretimi i rezultateve të marra), dhe edhe nëse të gjitha kërkesat përmbushen në mënyrë ideale, rezultatet e hulumtimit do të të jetë thelbësisht probabilistik në natyrë. Matematizimi i njohurive, i cili rrit ndjeshëm aftësitë heuristike të shumë metodave, është një prirje e përgjithshme në shkencë në shekullin e 20-të. Kozmologjia nuk ishte përjashtim: u ngrit një lloj modelimi mendor - modelimi matematik, metoda e hipotezës matematikore. Thelbi i tij është se fillimisht zgjidhen ekuacionet, dhe më pas kërkohet një interpretim fizik i zgjidhjeve që rezultojnë. Kjo procedurë, jo tipike për shkencën e së kaluarës, ka një potencial të madh heuristik. Ishte kjo metodë që e shtyu Friedmanin të krijonte një model të Universit në zgjerim; ishte në këtë mënyrë që u zbulua pozitroni dhe u bënë shumë zbulime më të rëndësishme në shkencë në fund të shekullit të 20-të. Modelet kompjuterike, duke përfshirë ato të përdorura për modelimin e Universit, kanë lindur nga zhvillimi i teknologjisë kompjuterike. Në bazë të tyre janë përmirësuar modelet e Universit me fazë inflacioni; në fillim të shekullit të 21-të. u përpunuan sasi të mëdha informacioni të marrë nga sonda hapësinore dhe u krijua një model i zhvillimit të Universit, duke marrë parasysh "materinë e errët" dhe "energjinë e errët". Me kalimin e kohës, interpretimi i shumë koncepteve themelore ka ndryshuar. Vakumi fizik nuk kuptohet më si zbrazëti, jo si eter, por si një gjendje komplekse me një përmbajtje potenciale (virtuale) të materies dhe energjisë. Në të njëjtën kohë, u zbulua se trupat dhe fushat kozmike të njohura për shkencën moderne përbëjnë një përqindje të parëndësishme të masës së universit, dhe pjesa më e madhe e masës përmbahet në "materies së errët" dhe "energjisë së errët" që zbulojnë veten indirekt. . Hulumtimet e viteve të fundit kanë treguar se një pjesë e konsiderueshme e kësaj energjie vepron në zgjerimin, shtrirjen dhe grisjen e Universit, gjë që mund të çojë në një përshpejtim fiks të zgjerimit)