Explore
Click here to view CMI's position on climate change.
Also Available in:

Время распространения света: проблема теории Большого взрыва

167-light-diagram
(1) В ранние эпохи после предполагаемого Большого взрыва температура в точках А и B отличалась. (2) Сегодня температура в точках A и B одинаковая, но прошло не достаточно времени на обмен световой энергией
Нажмите для увеличения.

Автор: Джейсон Лайсл
Перевод: Владимир Силенок
Редактура: Михаил Абакумов, Диана Шведова, Татьяна Юревич

„Время распространения света“ иногда используется как аргумент против библейского сотворения. Люди, которые верят в миллионы лет, обычно утверждают, что свет с самых далеких галактик не мог достичь земли за 6000 лет. Однако аргумент времени распространения света не может быть использован для того, чтобы отвергнуть Библию в пользу Большого взрыва, вместе с его миллионами лет. У модели Большого взрыва также есть эта проблема.

Предыстория

В 1964/5 годах американские астрофизики Арно Аллан Пензиас и Роберт Вудро Вильсон (Уилсон) обнаружили, что Земля была погружена в слабое реликтовое излучение, по всей видимости, приходящее с самых отдаленных наблюдаемых регионов Вселенной, за что получили Нобелевскую премию по физике в 1978 году.1 Реликтовое излучение приходит из космоса со всех направлений и обладает характерной температурой.2,3 В то время, как открытие реликтового излучения стали полагать успешной гипотезой модели Большого взрыва,4 на самом деле его нужно было считать проблемой. Это связано с однородной температурой реликтового излучения, которая создает проблему света с далеких галактик для теории Большого взрыва и происхождения Вселенной.

Проблема

Температура реликтового излучения является, по существу, одинаковой повсюду5– во всех направлениях (с точностью до 1 к 100 000).6 Однако (в соответствии с теорией Большого взрыва), в ранней Вселенной температура реликтового излучения7 была бы различной в разных местах космоса в связи с произвольной природой первоначальных условий. Эти различные регионы могли бы сравняться в температурных показателях, если бы находились в близком контакте. Более отдаленные регионы пришли бы в равновесие посредством обмена излучением (т.е. светом8). Излучение переносило бы температуру с более теплых мест в более холодные до тех пор, пока они все не стали бы одинаковой температуры.

Проблема состоит вот в чем: даже если принимать во внимание шкалу Большого взрыва, очевидна нехватка времени для того, чтобы свет мог долететь до отдаленных регионов космоса. Тогда каким образом различные регионы современного реликтового излучения могут иметь настолько однородную температуру, если они никогда не сообщались между собой?9 Это и есть проблема времени распространения света.10

Как одна сторона видимой Вселенной может „знать“ о другой стороне, если не было времени на обмен информацией?

Модель Большого взрыва предполагает, что Вселенной миллионы лет. В то время, как этой шкалы достаточно для измерения пути, пройденного светом с далеких галактик до Земли, она не дает количества времени, нужного для того, чтобы свет переместился из одной видимой части Вселенной к другой. Предположительно, через 300 000 лет после Большого взрыва, когда был излучен свет, космос уже обладал одинаковой температурой в зоне, по меньшей мере, в десять раз большей, чем расстояние, которое мог преодолеть свет (называемое „горизонтом“).11 Так как же эти регионы могут выглядеть одинаково, т.е. обладать одинаковой температурой? Как одна сторона видимой Вселенной может „знать“ о другой стороне, если не было времени на обмен информацией? Это называется „проблемой горизонта“.12 Светские астрономы предложили множество возможных решений, но до сего дня еще не было удовлетворительного (смотрите ниже).

Подводя итог

Большой взрыв требует обмена излучением между противоположными регионами видимой Вселенной, потому что они выглядят одинаково на карте реликтового излучения. Но не прошло достаточно времени, чтобы свет мог распространиться на такое расстояние. Как библейские креационисты, так и сторонники Большого взрыва предлагали множество возможных решений трудностей, связанных со временем распространения света для своих моделей. Поэтому сторонникам Большого взрыва не стоит критиковать креационистов за предложения различных потенциальных решений, поскольку они делают то же для своей собственной модели. Проблема горизонта остается серьезной трудностью для отстаивающих позиции теории Большого взрыва, что подтверждают соревнующиеся догадки, представленные ими в поисках решения. Следовательно, для сторонников теории Большого взрыва использовать время распространения света как аргумент со стороны является непоследовательным, поскольку они столкнулись с подобной трудностью.

Попытки решить „проблему распространения света“

В настоящее время самой популярной идеей является „инфляция“ – догадка, выдвинутая Аланом Харви Гутом (Alan Guth) в 1981 году. В этом сценарии скорость расширения Вселенной (т.е. пространства как такового) значительно увеличилась в „период инфляции“ ранее в Большом взрыве. Разные регионы Вселенной имели очень близкий контакт, прежде чем произошла эта инфляция. Таким образом, они могли достичь одинаковой температуры посредством излучения до того, как они с быстротой, превышающей скорость света,1 разлетелись в стороны. В соответствии с предположением об инфляции, хотя отдаленные регионы Вселенной и не контактируют межу собой сегодня, в прошлом они контактировали в фазе инфляции, когда Вселенная была маленького размера.

Однако, инфляционный сценарий далеко не является фактом. Существует много моделей инфляции, каждая со своими проблемами. Более того, нет консенсуса в вопросе, какая из моделей верна (если вообще таковая есть). Механизм, который мог привести к инфляции, неизвестен, несмотря на спекуляции. Существуют также трудности с тем, как прекратить инфляцию после ее начала – проблема „изящного выхода“.2 Известно, что большое количеств инфляционных моделей неверно, т.к. являются гипотезами, не соответствующими наблюдениям,3 как, например, исходная модель американского физика и космолога Алана Гута.4 Также аспекты инфляционной модели на сегодняшний день не могут быть протестированы.

Некоторые астрономы не принимают модели инфляции и предложили другие решения проблемы горизонта. В их числе сценарии с изменяющейся во времени гравитационой постоянной5 и „эклиптическая модель“ включающая в себя циклическую Вселенную,6 алгоритмы, в которых свет сокращает свой путь посредством дополнительных (гипотетических) измерений,7 модели „кольцевой сингулярности“ 8 и все те варианты, в которых скорость света изменяется во времени.9,10 Креационисты также указывали, что переменная скорость света может решить задачу времени распространения света для библейского сотворения.11

В связи с таким несогласием можно смело сказать, что проблема горизонта не была окончательно решена.

Ссылки и примечания

  1. Это не нарушает теорию относительности, которая только запрещает объектам двигаться через пространство быстрее скорости света, в то время как инфляция предлагает версию, что само по себе пространство является расширяющимся и двигает объекты с собой.
  2. Kraniotis, G.V., String cosmology, Int. J. Mod. Phys. A 15(12):1707–1756, 2000.
  3. Wang, Y., Spergel, D. and Strauss, M., Cosmology in the next millennium: Combining microwave anisotropy probe and Sloan digital sky survey data to constrain inflationary models, Astrophys. J. 510:20–31, 1999.
  4. Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 151, 1996.
  5. Levin, J. and Freese, K., Possible solution to the horizon problem: Modified aging in massless scalar theories of gravity, Phys. Rev. D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 47(10):4282–4291, 1993.
  6. Steinhardt, P. and Turok, N., A cyclic model of the universe, Science 296(5572):1436–1439, 2002.
  7. Chung, D. and Freese, K., Can geodesics in extra dimensions solve the cosmological horizon problem?, Phys. Rev. D 62(6):063513–7, 2000.
  8. Célérier, M. and Szekeres, P., Timelike and null focusing singularities in spherical symmetry: A solution to the cosmological horizon problem and a challenge to the cosmic censorship hypothesis, Phys. Rev. D 65:123516–9, 2002.
  9. Albrecht, A. and Magueijo, J., Time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles, Phys. Rev. D 59(4):043513–16, 1999.
  10. Clayton, M. and Moffat, J., Dynamical mechanism for varying light velocity as a solution to cosmological problems, Phys. Lett. B 460(3–4):263–270, 1999.
  11. For a summary of the c-decay implications, see: Wieland, C., Speed of light slowing down after all? Famous physicist makes headlines, J. Creation 16(3):7–10, 2002.

Ссылки и примечания

  1. Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 91, 1996. Вернуться к тексту.
  2. 2.728 K (-270.422°C). Вернуться к тексту.
  3. Peacock, J.A., Cosmological Physics, Cambridge University Press, p. 288, 1999. Вернуться к тексту.
  4. Однако, предположение о существовании реликтового излучения на самом деле было еще до космологии Большого взрыва в связи со спектром некоторых молекул в открытом космосе. Вернуться к тексту.
  5. Без учета источников в нашей галактике. Вернуться к тексту.
  6. Peebles, P.J.E., Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, p. 404, 1993. Вернуться к тексту.
  7. Для удобства общепринятый термин „реликтовое излучение“ будет использован без предположения, что излучение достигало пика своей длины волны во всех эпохах модели. Вернуться к тексту.
  8. Инфракрасное излучение является частью светового спектра. Вернуться к тексту.
  9. Это является внутренним несоответствием модели Большого взрыва. Это нельзя считать проблемой для модели сотворения; Бог мог создать отдалённые регионы вселенной одинаковыми с самого начала. Вернуться к тексту.
  10. Misner, C., Mixmaster Universe, Phys. Rev. Lett. 22(20):1071–1074, 1969. Вернуться к тексту.
  11. Ref. 1, p. 136. Вернуться к тексту.
  12. Lightman, A., Ancient Light, Harvard University Press, London, p. 58, 1991. Вернуться к тексту.

Связанные материалы

Helpful Resources