ビッグバンのコンセプト。科学的発見の歴史と本質

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ビッグバンのコンセプト。科学的発見の歴史と本質

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宇宙膨張の可能性は、一般相対性理論を宇宙論的問題の解決に適用した結果の 1888 つとして理論的に予測されました。この分野の最初の作品は、ソビエトの才能ある数学者アレクサンドロヴィチフリードマン (1925 ～ XNUMX 年) のものです。彼は気象地球物理学者、大気力学の応用問題の専門家として広く知られています。しかし、フリードマンはアインシュタインの宇宙方程式の解の数学的分析に多くの時間を費やしました。フリードマンは死の直前に、アインシュタインの方程式に対する一連の解を受け取りました。膨張は宇宙の主要な一般的特性の XNUMX つ、つまり宇宙の進化の最も重要な属性である可能性があることが判明しました。ロシアの科学者の研究は当初、十分な注目を集めませんでした。それらは発見に関連してのみ評価されました E.ハッブル赤方偏移と、もともとホットな宇宙とビッグバンに関する現代的なアイデアの開発。

1927年、エディントンの学生であるJ.ルメートルは、フリードマンとは独立して、宇宙の起源と点からのさらなる拡大についての考えを提唱しました。彼女にはしばらくの間「アトムファーザー」という名前が与えられました。ルメートル自身はそのようなイメージ、そして一般に彼の理論の神学的解釈に断固として反対した。ルメートルは、宇宙の誕生の過程をビッグバンの形で表現しました。この若い科学者は、最初の爆発の可能性のある痕跡を見つけようとした最初の人でした。ルメートル氏は、そのようなエコーは宇宙線である可能性があることを認めた。天文学者が彼の仮説に気づいたのは、ルメートルが 1933 年の講演後に初めて、有限だが非常に小さいサイズの物質の密な塊から宇宙が膨張するという概念の新しいバージョンを提唱したときでした。

膨張する宇宙のより具体的で物理的に開発された進化宇宙論的宇宙論モデルを形成するという課題は、主にロシア出身のアメリカ物理学者ガモフによって解決されました。ジョージ (ゲオルギー・アントノビッチ) ガモフ (1904 ～ 1968 年) は 1946 年に初めて、後に「ビッグバン理論」 (より正確には「ビッグインパクト」) として知られる理論を提案しました。それによると、現代の観測可能な宇宙全体は、以前は超高密度状態にあった物質が壊滅的に急速に膨張した結果であり、現代物理学の枠組み内では説明不可能だという。

銀河の除去は、異常な数学的パターンの影響を受けます。さまざまな速度で発生します。銀河間の距離が大きいほど、それらが互いに移動する速度が速くなります。

A.A. ガーシュテインは、「三次元の実際の無限空間を考慮せず、モデルを表面のみに限定すれば、上記の銀河の「後退」のモデルを構築することができます。二次元の空間。「宇宙全体」が、常に膨張したゴムボールの表面に似た、閉じた表面上にあると想像してください。モデル内の銀河を、このボールの表面にプロットされた点で表します。ボールが膨張するにつれて、ボールの表面に沿って測定される「銀河」間のすべての距離は確かに体系的に増加し、「銀河」の後退の速度は、それらの間の最初の距離が大きいほど大きくなります。

ガモフが信じていたように、同時に始まった物質の膨張は、放射線と物質（素粒子）の最初は分離不可能な高温混合物の形で、今日では「赤方偏移」効果の形でも観察されています。

Gamow は、共同研究者の R. Alfer および R. Herman と共に、1948 年に、温度が約 5 K の冷却された一次等方性電磁熱放射も観測されるはずであると予測しました。

「しかし、理論の発展は、「宇宙全体の歴史の始まり」を理解するというこのような素晴らしい課題を解決する可能性に対する当時の天体物理学者の一般的な懐疑によって主に妨げられました、とA.I.エレメーバは書いています。 F.A. ツィツィン: 一方、電波物理学者は、そのような信号は無線によってかき消されてしまうため、このような低温の熱無線放射を利用可能な機器の助けを借りて世界空間で捕捉することは完全に不可能であると考えていました。星、銀河、星間物質の放射、つまり宇宙電波ノイズによるものです。

ほぼ XNUMX 年間、ほとんどの天文学者にとってビッグバンの概念は、少数の物理学者と宇宙学者の「マインドゲーム」のままでした。問題の以前の解決策が、現代の理論家と観察者の間にまだ存在する科学的接触のギャップによって大きく妨げられていることが明らかになったのは、後になってからのことです。科学の差別化も重大なマイナスの役割を果たしました。そのため、関連分野で働いている専門家でさえ、隣人の問題についてほとんど知らないことがあります。

最初に熱い宇宙という概念の結果は、この時代からの遺産として、それが実際に起こったのであれば、電波範囲内の残留物、またはいわゆる遺物はどこでも保存されるべきであるという結論でした。宇宙で。

カナダの天体物理学者 E. マッケラーは 1941 年に、星間シアン分子の励起状態という異常な現象に遭遇しました。励起温度は 2,3 K でした。この事実は、ワールド空間に対応する励起放射が存在するという結論の根拠となる可能性があります。しかし、ビッグバン理論の著者たちはこの発見について何も知らなかったようです。ずっと後になって、ソ連の天体物理学者 I.S. Shklovsky と独立して他の多くの著者。

A.G.による計算Doroshkevich と I.D. 1964 年に Novikov は、CMB は原則として検出可能であることを示したため、ビッグバン理論の結論は観測を使用して検証することができます。この計算の時点までに、宇宙マイクロ波背景放射がソ連と日本ですでに発見されていたことが後になって明らかになった。ソ連では、この発見は T.A. によって公開されました。 1957年のシュマオノフ。

「しかし、問題は、観察者と理論家が互いに孤立して作業していたことでした。彼らの間で情報交換はありませんでした。観察者は、彼の奇妙な結果を正しく解釈する方法を知りませんでした。理論家は気付かれませんでした。

XNUMX 年代半ばまでに、実験的な電波天文学者は、宇宙のマイクロ波背景放射を検出するための特別な装置の構築に着手しました。しかし、彼らは、地球の人工衛星と通信する際の電波ノイズと戦うための研究を行ったエンジニアに追い越されました。

1965 年、ラジオ技術者の A. Penzias と R. Wilson (米国) は、American Echo 衛星を観測するためのホーンアンテナをテストしていたときに、マイクロ波 (波長 7,35 cm) の宇宙電波ノイズの存在を誤って発見しました。アンテナの向きについて。

1966 年から 1967 年にかけて、この発見 (宇宙マイクロ波背景放射の発見) は、各国の多くの研究者によって独立して確認されました。この現象の特徴は、温度約 2,7 K の宇宙の一般的な熱放射に相当し、ビッグバン理論の予測と一致しました。

「天文学の歴史」という本の著者は次のように述べています。この発見は、少なくとも宇宙 (メタギャラクシー) が本当に進化するという信頼できる事実を作りました. 最後に, 宇宙マイクロ波背景放射の発見は、ビッグバンのアイデアのさらなる発展のための強力な刺激となりました.

宇宙の進化の初期段階に関するアイデアの開発における新しい段階は、特にアカデミックなYa.B.の作品における「ホットユニバース理論」でした。 Zeldovich (1914–1987) と彼の学校。宇宙の初期膨張の性質に関する考え方は、今日大きく変化しました。そのような「始まり」（現代の理論物理学ではアクセスできない）を説明する際の主な困難に加えて、その後の、すでに原則として現代物理学ではアクセス可能であるが、まだ非常に初期の拡張の歴史を説明しようとしたときに、他の深刻な問題が発見されました宇宙全体の。

これらの困難を克服するために、インフレーション（またはインフレーション）宇宙の概念が 80 年代に提案されました（A. Guth、米国、A. D. Linde、ソ連）。膨張する宇宙自体の多重性と、さまざまな時点での繰り返し発生のアイデアが議論されます。したがって、宇宙の復活に関する最も古代のアイデア、あらゆるスケールの世界の誕生と死の終わりのない連鎖のアイデア、および島宇宙の概念は、これらの組み合わせの結果としてすでに生まれています。重力理論と観測の理論が今日復活していますが、スケールと物体の質的多様性の両方の点で、比類のない高いレベルで復活しています。これらのアイデアは前兆、そしておそらく世界の宇宙論における第 XNUMX 革命の始まりと考えることができます。」

著者: サミン D.K.

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若い人では、すべての古典的な概日遺伝子が明確なリズムで機能していましたが、時間の経過とともに、それらの多くでリズムが滑らかになりました。つまり、XNUMX日のさまざまな時間に同じように機能し始めました. しかし同時に、以前は時刻に依存していなかった一部の遺伝子の機能に、突然日ごとの変化が現れました。言い換えれば、脳内の遺伝的活動が一方向にのみ変化すること、すべての日周期遺伝子が徐々に周期性を失うことは言うまでもありません-実際の状況は実際にはもっと複雑です.

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