вторник, 18 декември 2012 г.

Повече светлина върху природата на парадокса II. част.

...

ЛОГИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИ ПАРАДОКСИ





Най-прочутият парадокс от тази група е за „класа на всички класо­ве, които не са членове на себе си". 
Той се основава на следните пред­поставки. 
Класът е целокупността от всички обекти, имащи определе­но свойство. Така всички котки - минали, настоящи и бъдещи - състав­ляват класа на котките. След като сме установили този клас, останала­та част от всички други обекти във Вселената могат да се разглеждат като класа на не-котките, защото всички тези обекти имат едно опреде­лено общо свойство: те не са котки.


Всяко твърдение, че даден обект принадлежи и на двата класа, ще е просто противоречие, защото нищо не може да бъде котка и не-котка едновременно. 
Тук не е станало нищо необикновено: появата на това противоречие просто доказва, че е бил нарушен основен закон на логиката, но самата логика не страда от това. 
Оставайки отделните котки и не-котки на мира и издигайки се едно ниво по-нагоре, нека погледнем какво са самите класове. 
Лесно вижда­ме, че класовете могат или да са членове на себе си, или да не са. 
На­пример класът на всички понятия очевидно е понятие, докато нашият клас на котките не е котка. 
Следователно на това второ равнище Вселе­ната отново е разделена на два класа:

тези, които са членове на себе си, и онези, които не са. 
Отново всяко твърдение, че един от тези класове е и не е член на себе си, ще е просто противоречие, което трябва безцеремонно да се отхвърли. 
Същевременно, ако аналогичната операция се повтори още веднъж на следващото ниво, внезапно се изправяме пред катастрофа. 
Трябва единствено да обединим всички класове, които са членове на себе си, в един клас, който ще наречем М, а всички класове, които не са членове на себе си - в клас N. 
Ако сега изследваме дали клас N е или не е член на себе си, се натъкваме директно на прочутия парадокс на Ръсел. 
Да не забравяме, че разделението на Вселената на класове на членуване в себе си и на нечленуване е изчерпателно: по определение не може да има никакви изключения. Следователно това деление трябва да е при­ложимо в еднаква степен за самите класове М и N.

Следователно, ако клас N е член на себе си, не е член на себе си, защото N е класът на класовете, които не са членове на себе си. 
От друга страна, ако N не е член на себе си, тогава удовлетворява условието за членство в себе си: той е член на себе си точно защото не е член на себе си, тъй като не-членството е съществената разграничаваща характеристика на всички класове, изграждащи N. 
Това вече не е просто противоречие, а истин­ска антиномия, защото парадоксалният резултат се основава на строга логическа дедукция, а не на нарушаване на законите на логиката. 
Ос­вен ако няма някаква скрита заблуда в цялата идея за класа и членство­то, е неизбежно логическото заключение, че клас N е член на себе си само и единствено ако не е член на себе си, и обратно. 
Фактът е, че тук наистина е включен погрешен извод. Това става ясно благодарение на Ръсел и въвеждането на неговата теория за логи­ческите типове. 
Много накратко, тази теория постулира фундамен­талния принцип, че - както се изразява Ръсел (Russell, 1910-1913) - всичко, което включва целия сбор от неща, не бива да е част от сбора. С други думи, парадоксът на Ръсел се дължи на объркване на логичес­ките типове, или нива. 
Класът е от по-висок тип в сравнение с членове­те си. За да го постулираме, трябва да се изкачим едно равнище по-нагоре в Йерархията на типовете. Следователно да кажем - както на­правихме, че класът на всички понятия сам по себе си е понятие, не е НЕВЯРНО, но е безсмислено, както ще видим след малко. Това разграни­чение е важно, защото, ако твърдението беше просто невярно, тогава отрицанието му трябваше да е вярно, което чисто и просто не е така.







ПАРАДОКСАЛНИ ДЕФИНИЦИИ




Този пример за класа на всички понятия осигурява удобен мост, по който сега можем да преминем от логическите към семантичните па­радокси (парадоксалните дефиниции или семантичните антиномии). 
Както видяхме, „понятие" на „по-ниско (членско) равнище и „понятие" на следващото по-високо (клас) ниво не са идентични. 
Същевременно и за двете се използва едно и също име - „понятие" - и така се създава езиковата илюзия за идентичност. 
За да избегнем този капан, винаги когато има възможност за объркване на равнищата, трябва да се из­ползват маркери за логическия тип - индекси във формализираните системи, кавички или курсив в по-общата употреба. Тогава става ясно, че в нашия пример понятие 1 и понятие 2 не са идентични и че идеята за членство в себе си на даден клас трябва да се отхвърли. Нещо пове­че: става ясно, че в тези случаи коренът на злото са непоследователно­стите на езика, а не на логиката. 
Може би най - прочутият от всички семантични антиномии е тази за човека, който казва за себе си: „Аз лъжа." 
Следвайки това твърдение до логическото му заключение, отново откриваме, че то е вярно само ако не е вярно; 
с други думи, човекът лъже само ако казва истината и, об­ратното, казва истината само ако лъже. 
В този случай теорията за логи­ческите типове не може да се използва за елиминиране на антиномия­та, защото думите или комбинациите от думи нямат йерархия на логическите типове. 
Доколкото знаем, отново Бертранд Ръсел пръв стига до решение. 
В последния параграф на въведението му към Tractatus Logico-Philosophicus („Логико-философски трактат") на Витгенщайн, почти между другото, той издига идеята, че „всеки език има - както казва г-н Витгенщайн - структура, за която в езика не може да се каже нищо, но може да има друг език, занимаващ се със структурата на първия език и имащ нова структура, и тази йерархия от езици не може да има граница" (Russell, 1951, p. 23).


Идеята е разработена предимно от Кар­нап и от Тарски в това, което днес е известно като теория за нивата на езика. 
По аналогия с теорията за логическите типове тази теория пред­пазва от объркване па равнищата. 
Тя постулира, че на най-ниското рав­нище на езика се правят твърдения за обекти.

Това е царството на езика на обектите. В момента, в който искаме да кажем нещо за езика обаче, трябва да използваме МЕТАЕЗИК и МЕТАМЕТАЕЗИК, ако искаме да говорим за този метаезик, и т. н. в теоретично безкраен регрес. 
Прилагайки тази концепция за нивата на езика към семантичната антиномия за лъжеца, може да се види, че това твърдение, макар и състо­ящо се само от две думи, съдържа две твърдения.


Едното е на ниво обекти, а другото - на метаниво и казва нещо за онова на нивото на обектите, а именно че то не е вярно. 
В същото време, почти като фокус на магьосник, то внушава, че това твърдение на метаезика само по себе си е едно от твърденията, за които се прави метатвърдението, че само по себе си то е твърдение на езика на обектите. 
В теорията за нивата на езика този вид саморефлексивност на твърденията, включващи собст­вена истина или неистина (или аналогични свойства, например демонстрирусмост, дефинируемост, установимост и други подобни), са ек­вивалентът на понятието за членството в себе си на даден клас в теори­ята за логическите типове: и двете са безсмислени твърдения. (Чудесен пример в контекста на взаимодействието на саморефлексивно твърде­ние, което отрича собственото си утвърждаване.) 
Разбира се, ние с голямо нежелание следваме доказателството на логиците, че твърдението на лъжеца е безсмислено. Някъде трябва да има уловка и това чувство е дори още по-силно при друго прочуто па­радоксално определение. 
В малко селце - гласи историята - има бръснар и той бръсне всички мъже, които не се бръснат сами. Отново тази де­финиция, от една страна, е изчерпателна, но от друга - води директно към парадокс, ако човек се опита да класифицира самия бръснар в групата на бръснещите се сами или в тази на небръснещите се сами. И отново строгата дедукция доказва, че не може да има такъв бръснар, но ние оставаме с неловкото чувство: „Защо не?". 
С това упорито съмне­ние наум нека погледнем поведенческите (прагматичните) последст­вия от парадокса.






ПРАГМАТИЧНИ ПАРАДОКСИ





Парадоксални предписания



Макар че парадоксът на бръснаря почти винаги се представя в ци­тираната по-горе форма, съществува поне една леко различна негова версия. 
Тя е използвана от Райхепбах (Reichenbach, 1947) и в нея - оче­видно без някаква конкретна причина - бръснарят е войник, на когото капитанът нарежда да обръсне всички войници от ротата, които не се бръснат сами, но не и останалите. 
Райхенбах, разбира се, достига до единственото логично заключение: „Няма такова нещо като бръснар на ротата в дефинирания смисъл." 
Каквито и да са основанията на автора да представи историята в малко необичайна форма, това ни осигурява пример на преди всичко прагматичен парадокс. В крайна сметка няма причини такова предпи­сание да не може да се даде независимо от логическата му абсурдност. Съществените съставки на това възможно събитие са следните:



(1) Силно взаимодопълващо се взаимоотношение (офицер и под­чинен). 
(2) В рамката на това взаимоотношение се дава предписание, което изисква подчинение, но човек трябва да не се подчини, за да се подчини (заповедта дефинира войника като са-мобръснещ се само и единствено ако той не бръсне себе си, и обратното). 
(3) Човекът, заемащ по-долната позиция в това взаимоотноше­ние, е неспособен да излезе от рамката и по този начин да разреши парадокса, като го коментира, т. е. метаком у пикира за него (това би се равнявало на „неподчинение"). 

Попадналият в такава ситуация човек е в незащитима позиция. Следователно, макар от чисто логическа гледна точка заповедта на ка­питана да е безсмислена и бръснарят уж да не съществува, ситуацията изглежда много различна в реалния живот. Прагматичните парадокси, особено парадоксалните предписания, в действителност са много по­-чести, отколкото сме склонни да мислим. В момента, в който започнем да разглеждаме парадокса в контекста на взаимодействието, явлението престава да е просто очарователно научно занимание на логика и фи­лософа и става въпрос с ярко практическо значение за психичното здраве на комуннкаторите, било то индивиди, семейства, общества или на­ции. 

Следват няколко примера, простиращи се от чисто теоретичен модел през други, взети от литературата и близки области, до клинич­ни случаи.






Примери за прагматични парадокси






Пример 1:


Синтактично и семантично правилно е да се напише Чикаго е гъсто населен град, но ще е неправилно да се каже Чикаго е трисричков, защото в този случай трябва да се използват кавички: „Чи­каго" е трисричков. Разликата в тези две употреби на думата е, че в първото твърдение тя се отнася до обект (град), докато във второто съща­та дума се отнася до име (което е дума) и следователно до себе си. 
Двете употреби на думата ,Чикаго" следователно са от различен логи­чески тип (първото твърдение е на езика на обектите, второто е на ме­таезик) и кавичките служат като маркери на логическия тип. (срв. Nagel, 1958, pp. 30-31 и следващите)* 

*На този етап трябва да се отдаде дължимото на математика Фреге, които още през 1893 г. предупреждава: „Вероятно честата употреба на кавичките ще изглеж­да странна. Чрез тях аз диференцирам случаите, о които творя за самия 'знак, и тези, в които говоря за неговото значение. Колкото и педантично да изглежда това, все пак твърдя, че то е необходимо. Забележително е как неточният маниер на говорене или на писане, който първоначално може да е бил използван единствено за удобство и краткост с пълно съзнание за неточността му, в крайни сметка може ди обърка мисълта, след като съзнанието се е изпарило." (Fiege, 1893, p. 4, курсивът е наш.) 

Нека сега си представим странната възможност някой да конден­зира двете твърдения за Чикаго в едно {Чикаго е гъсто населен град и е трисричков), диктувайки го на секретарката си и заплашвайки да я уволни, ако не е в състояние да го напише правилно. 
Разбира се, тя не може (нито пък ние). 
Какви тогава са поведенческите ефекти от тази комуникация? - защото това занимава прагматиката на човешкото об­щуване. 
Глупостта на настоящия пример не бива да ни разсейва от те­оретичната му значимост.
Не може да има съмнение, че комуникация­та от този вид създава незащитима ситуация. 
Тъй като съобщението е парадоксално, всяка реакция на него в рамката, поставена от съобще­нието, трябва да е еднакво парадоксална. 
Просто не е възможно да се държите консистентно и логично в неконсистентен и нелогичен кон­текст. 
Докато остане в рамката, поставена от нейния работодател, сек­ретарката има само две алтернативи:
- да се опита да се подчини и,  
- раз­бира се, да се провали, или да откаже да го напише. 

В първия случай може да бъде обвинена в некомпетентност, а във втория - в неподчине­ние. Трябва да се отбележи, че от тези две обвинения първото внушава интелектуален дефицит, а второто - злонамереност. 
Това не е твърде различно от типичните обвинения в лудост или лошотия. И в двата случая е вероятно тя да реаги­ра емоционално, например като се разплаче или се разгневи. На всичко това може да се възрази, че никой със здрав разум няма да се държи като този въображаем шеф.
Това обаче е обаче е nоn sequitur.т латински - отговор, който няма релевантност на предхождащото; в логи­ката - заключение, което не следва от предпоставките. - Б. пр.)
Защото поне на теория - а много вероятно и от гледна точка на секретарката - същест­вуват две възможни реакции на такова поведение: или шефът си търси претекст, за да я уволни, и използва този гаден номер за целта, или той не е на себе си. Забележете, че отново лошотията или лудостта сякаш са единствените обяснения.
Съвършено различна ситуация възниква, ако секретарката не оста­не в рамката, определена от предписанието, а го коментира, с други думи, ако не реагира на съдържанието на заповедта на шефа, а комуни­кира за неговата комуникация.
Така тя излиза от контекста, създаден от него, и не е хваната в капана на дилемата.
Това обаче обикновено не е лесно.
Първо, е трудно да се комуникира за комуникацията. Секретарката ще трябва да посочи защо ситуацията е несъстоятелна и какво й причинява това, макар че сам по себе си този акт ще е голямо постижение. Друга при­чина метакомуникацията да не е просто решение на ситуацията е, че шефът, използвайки властта си, може много лесно да откаже да приеме нейната комуникация на метаравнище и да я определи като още едно доказателство за некадърността или нахалството й. 
Това преживяване на блокиране на метакомуникациите, за да се попречи на някого да се измъкне от несъстоятелна ситуация, е добре известно на Луис Карол.
След като Черната и Бялата царица са довели Алиса до лудост със своите въпроси те й веят с клонки листа, докато тя идва на себе си, и промиването на мозъка й продължава: -  Сега вече дойде на себе си – каза Черната царица. - Знаеш ли чужди езици? Преведи на френски „фидъл-ди-ди"!

- " „Фидъл-ди-ди" не значи нищо - отговори важно Алиса.

- Кой казва, че значи? -отвърна Черната царица.

Алиса помисли, че най-после е намерила начин да излезе от затруднението.

- Ако ми кажете на какъв език е „фидъл-ди-ди", аз ще ви го преведа на френски!" - извика тя тържествуващо. Но Черната царица се дръпна и важно каза:

- Човек не се пазари никога с царици!"




...

следва продължение

...

Повече светлина върху природата на парадокса

...



ПРИРОДАТА НА ПАРАДОКСА




Парадоксът е очаровал човешкия разум поне през последните две хиляди години и продължава да го прави и днес. В действителност ня­кои от най-важните постижения на този век в областта на логиката, математиката и епистемологията включват - или са тясно свързани с парадокса и най-вече развитието на математиката или теорията за доказателството, теорията за логическите типове и проблемите на консистентността, изчислимостта, установимостта и други. Като непосве­тени аутсайдери, фрустрирани от сложната и езотерична природа на тези теми, ние сме склонни да ги отхвърлим като твърде абстрактни, за да имат значение за живота ни.
Някои може би си спомнят класически­те парадокси от училище, но вероятно само като забавни странности. Но има нещо в природата на парадокса, което е от непосредствено прагматично и дори екзистенциално значение за всички нас.
Парадоксът не само може да нахлува във взаимодействието и да влияе върху поведението и психич­ното ни здраве, но и предизвиква вярата ни в консистентността, а следователно крайната стабилност и логичност на нашата вселена.
Нещо повече, преднамереният парадокс в духа на максимата „Клин клин избива" има съществен терапевтичен потенциал, а и парадоксите оказват влияние в някои от най-благородните начинания на човешкия ра­зум.
Отчитането на понятието парадокс е от централно значение и по ни­какъв начин не представлява оттегляне в кула от слонова кост.



Изследване на логическата основа на  парадокса


Дефиниция

Парадоксът може да се дефинира като противоречие, което следва коректна дедукция от логични предпоставки.
Тази дефиниция ни поз­волява да изключим незабавно всички онези форми на „фалшиви" па­радокси, които се основават на скрита грешка в разсъжденията или някакъв пропуск, преднамерено вграден в аргументацията.*
Същевре­менно обаче още на този етап определението се замъглява, защото де­лението на парадоксите на реални и фалшиви е относително.
Съвсем не е невероятно днешните логични предпоставки да се превърнат в утрешни грешки или пропуски.
Например парадоксът на Зенон за Ахил и костенурката, която той не можел да надмине, несъмнено е „истин­ски" парадокс, докато не е открито, че безкрайните, сливащи се серии (в този случай непрекъснато намаляващото разстояние между Ахил и костенурката) имат крайна граница. **
След като това откритие е напра­вено и радващото се дотогава на пълно доверие допускане се оказва невярно, парадоксът престава да съществува. Това се изяснява от Куин (Quine, 1962, pp. 88-89):
“Ревизията на някаква концептуална схема не е безпрецедент­на. Тя се случва по малко с всеки напредък в науката и става по ярко забележим начин при големите открития, например Ко-перниковата революция и промяната от Нютонова механика към Айнщайновата теория на относителността. Можем да се надя­ваме в течение на времето дори да свикнем с най-големите по­добни промени и да приемаме новите схеми за естествени. Имало е време, когато доктрината, че Земята се върти около Слънцето, е била наричана „парадокс на Коперник" дори от хора, които са я приемали. Може би ще дойде време, когато начини за изразяване на истината без имплицитни индекси или подобни предпазни мерки наистина ще ни звучат точно толкова безсмислено, колкото ги показват антиномиите.” ***


*

Типичен пример на този тип парадокс е историята за шестимата, които искали шест единични стаи, а ханджнята имал само пет. Той „решил" проблема, като завел първия човек в стая N° I и помолил друг от тях да почака там с първия за няколко минути. След това завел третия is стая № 2, четвъртия - в стая № 3, а петия - в стая № 4. След като направил това, ханджията се върнал в стая I, взел шестия господин, който чакан там, и го настанил в стая № 5, Готово! (Греш­ката се крие във факта, че вторият и шестият човек се третират така, сякаш са един.)



**

За обяснение на този парадокс и неговата погрешност вж. Norlhrop, 1944.



***

Антиномия (от старогръцки – αντι и νoμoς – против, срещу, преди; и закон; буквално – „противозаконие”, „противопоставяне на два закона”) е термин, възприет от различни науки за обозначаването на някакво противоречие, било на фундаментално, било на конкретно ниво. При това противорачащите си гледни точки са еднакво доказуеми по логичен път. Антиномията е противоречие между две взаимно изключващи се положения или два прин­ципа, които еднакво убедително могат да се доказват по логически път (напри­мер „Светът е безкраен" и „Светът е краен"). - Б. пр.







Трите типа парадокси



„Антиномиите" - терминът, който поясних в предходното изречение изисква обяснение.
„Антиномия" понякога се използва като синоним на „парадокс", но повечето автори предпочитат да ограничат употребата му до парадоксите, възникващи във формализираните системи като логика и математика.
 (Възможно е читателят да се чуди къде другаде могат да възникнат парадокси. Парадокси могат еднакво добре да се появяват в областите на семантиката и прагматиката, както и навлизат в човешкото преживяване на битие­то.)
Според Куин (Quine, 1962, pp. 85) антиномията „създава вътрешно противоречие чрез приети начини на разсъждение".
Щегмюлер (Stegmuller, 1957, p. 24) е по-конкретен и дефинира антиномията като твърдение, което е едновременно противоречиво и доказуемо.
Следо­вателно, ако имаме твърдението Sj 
и второ твърдение, което е отрицание на първото, - S j (което означава не Sj, или Sj е невярно"),
двете могат да се комбинират в трето твърдение Sk,
при което Sk = Sj + -Sj 
Така получаваме формално противоречие, защото нищо не може да е едно­временно себе си и не себе си, т. е. едновременно вярно и невярно.
Щегмюлер обаче продължава: ако може да се покаже - чрез дедукция, - че както Sj, така и неговото отрицание -Sj са доказуеми, тогава и Sk е доказуемо и сме изправени пред антиномия.
Следователно всяка антиномия е логическо противоречие, макар че - както ще видим - не всяко логическо противоречие е антиномия.
Е, съществува и втори клас парадокси, които се различават от ан­тиномиите само в един съществен аспект: те не се появяват в логичес­ки или математически системи и следователно не се базират на терми­ни като формален клас и брой, а по-скоро възникват от някои скрити непоследователности в нивовата структура на мисленето и езика.*


*

 При правенето на това разграничение следваме Рамзи (Ramsey, 1931, p. 20), който въвежда тази класификация:



Група А:   


(1) Класът от всички класове, които не са членове на себе си.

(2) Отношението между две отношения, когато едното няма отно­шение с другото.

(3) Противоречието на Бурали Форти за най-голямото редно чис­ло.



Група В:   
(4)  „Аз лъжа." 
(5) Най-малкото цяло число, което не може да се назове с по-малко от 19 срички.
(6) Най-малкото неопределено цяло число.
(7) Противоречието на Ричард.
(8) Противоречието на Уейл за „хетероложното".

(Трябва да се отбележи, че Рамзи предпочита термина „противоречие в теори­ята за агрегатите", а не „парадокс".) Всички тези парадокси са описани в Bochfinski, 1961.



Вто­рата група често се нарича семантични антиномии или парадоксални дефиниции.

И накрая, има трета група парадокси, която е най-малко изследва­на. Те представляват най-голям интерес за психологията (системно ориентираните психотерапии), защото възник­ват от съществуващите взаимодействия, в които детерминират поведе­нието.

Нека наречем тази група прагматични парадокси. Прагматичните парадокси могат да се разделят на парадоксални предписания” и пара­доксални предвиждания”.


В обобщение: съществуват три типа парадокси:



(1) логико-математически парадокси (антиномии);

(2) парадоксални дефиниции (семан­тични антиномии);

(3) прагматични парадокси (парадоксални предпи­сания и парадоксални предвиждания), ясно съответстващи на трите основни области:

първият тип - на логическия синтаксис,

вторият - на семаитиката,

а третият - на прагматиката.



Може да се представят примери за все­ки тип, както и да се докаже как малко известните прагматични парадокси израстват, така да се каже, от другите две форми.



...

следва продължение: "Логико-математически парадокси"




... 

източници: "Изследване на моделите, патологиите и парадоксите на взаимодействието" - Пол Вацлавик, Джанет Бивиан Бавелас, Дон.Д. Джаксън,



...

сряда, 3 октомври 2012 г.

"Човешкото тяло: невероятната машина"

...





Мой портрет заснет с мобилния ми телефон.  
Какъв безумен софтуер вече има в телефоните ни!




"Човешкото тяло: невероятната машина"

Приемаме телата си за даденост, докато изпълняват ежедневните си задачи, но под напрежение те са способни на невероятни подвизи. Човекът – тази комплексна машина е еволюирала милиони години. Някои от механизмите й все още си остават загадка. Но днес разполагаме с технологии да изучим човешкото тяло както никога до сега.





" Човешкото тяло: невероятната машина - Чувствителност"


 







"Човешкото Тяло: невероятната машина - Зрението"
(Human Body: Ultimate Machine: Sight)

Защо морските спасители могат да забележат давещ се човек сред стотици плувци? Научаваме защо зрението е сетивото, което ни помага да разберем най-много за заобикалящия свят.












"Човешкото тяло: невероятната машина - Сила"
"Human Body: Ultimate Machine: Strength)

Човешкото тяло е еволюирало да е силно, мощно и издръжливо. Разглеждаме подробно как се е случило това.



http://filmi.ovo.bg/index/choveshkoto_tjalo_neverojatnata_mashina_sila/0-712







"Човешкото тяло: невероятната машина - Мозъкът"
(Human Body: Ultimate Machine: Brain Power)

Мозъкът е център на познание и склад за първичните ни инстинкти. Научаваме как той ни контролира и защо може да причини проблеми ако прегрее или се преумори.



http://filmi.ovo.bg/index/choveshkoto_tjalo_neverojatnata_mashina_mozkt/0-727









"BBC (2012) How sex works":
има го в Колибка







"Живата Машина Човек" - "National Geographic: Incredible Human Machine"

Няма нищо по-познато и в същото време по-мистериозно от човешкото тяло. На Земята живеят повече от 6 милиона човешки тела, всяко от които е съчетание от 100 трилиона микроскопични клетки. В началото на всеки ден всяка човешка машина се впуска в поредица от чудеса и всички клетки, сетива, мускули, кости, сърца, мозъци се обединяват в името на събуждането. Филмът отвежда зрителите на фантастично пътешествие из чудесата на тази уникална жива машина.





 1 част:



 




2 част:





 3 част:

 






Предлагам на вашето внимание и един друг филм на BBC (2002г.): 




...

петък, 7 септември 2012 г.

The UNIVERSE

...







Вселена е понятие, което обикновено означава целия пространствено-времеви континиум, в който съществуваме, заедно с всички форми на енергия и материя в него - планети, звезди, галактики и междугалактично пространство. Вселена може да се употребява като синоним на космос, свят или дори природа.

Изучаването на вселената е предмет на философията както и науката космология, произлязла от физиката и астрономията, която се занимава с произхода, строежа и еволюцията на вселената. На всеки етап от развитието на човечеството е известна само ограничена част от вселената. С усъвършенстване на технологиите и методите на нейното изучаване, наблюдаваният обем става все по-голям. Метагалактика се нарича тази част, която е достъпна за наблюдения в настоящето или в непосредственото бъдеще. Използват се и термините позната вселена, наблюдаема вселена или видима вселена.

Трябва да се отбележи, че някои учени, които се занимват с космология, предлагат различна терминология и дефиниция, приемайки модела на мултивселената, според който нашата вселена не е сумата от цялата енергия и материя, а просто една от многото отделни вселени, които могат да съществуват паралелно и независимо една от друга.








Етимология

Думата вселена на английски Universe идва от старофренски Univers, производна на латинската universum, която в превод означава „всичко се върти като едно“ или „всичко се съедини в едно“. Може да се счита и като превод на гръцката дума за вселена περιφορα, „нещо, което се върти в кръг“.Този израз има връзка с модела на вселената на древните гърци, според който материята е разположена в концентрични сфери, които се въртят около общ център - Земята.

На български език думата вселена идва от старобългарски (въсєлѥнаѩ), с произход от старогръцки ойкумен (на старогръцки: οἰκουμένη), с основа οἰκέω, „населявам, обитавам“. Най-общото наименование на вселената, дадено от древните гръцки философи идва от всичко (το παν), цялата материя (το ολον) и целия космос (το κενον).








Снимка на Хъбъл телескоп, която показва различни видове галактики, всяка от която се състои от милиарди звезди. В долния ляв ъгъл е показана еквивалентната на снимката площ от небето.

 

 

История

Исторически погледнато, няколко космологически и космогонически теории са предлагани по отношение на наблюдението на вселената. Първите количествени геоцентрични модели са направени от древните гърци, които предполагат, че вселената е безкрайна и вечно съществуваща, но притежава концентрични сфери с краен размер, отговарящи на звездите, слънцето и планетите, които се въртят около сферичната, но неподвижна Земя. След дългогодишни астрономически наблюдения и научни изследвания се стига до хелиоцентричната система за строежа на Вселената на Николай Коперник. Според него Слънцето се намира в центъра на Вселената, а Земята и другите планети обикалят по концентрични кръгови орбити около него. Идеята за хелиоцентризма е изказана още в древността от Аристарх Самоски, но Коперник успява да я обоснове научно и да обори геоцентричното учение на Клавдий Птолемей, господстващо тогава и официално поддържано от църквата. С помощта на двете основни движения на Земята - въртенето около оста ѝ и около Слънцето, Коперник обяснява сложните движения на планетите, смяната на годишните времена, явлението прецесия и определя относителните разстояния на планетите до Слънцето. Хелиоцентричната система е изложена в безсмъртното му произведение "За въртенето на небесните сфери" (De revolutionibus orbitum coelestium), над което той работи повече от 40 години. Следва слънчевата система на Нютон и откритието на гравитацията. По-нататъшното развитие на астрономията води до откритието на нашата галактика, Млечният път, и на множество други галактики. С усъвършенстването на оптичните уреди, изучаването на спектралните линии на галактиките и други астрономически обекти науката открива съществуването на червеното отместване и реликтовото излъчване, които свидетелстват за разширението на вселената и евентуално начало. Това слага началото на съвременната космология.
Съгласно теорията за големия взрив, която е преобладаваща сред научната общност, разширението започва от изключително гореща и плътна фаза, наречена епоха на Планк, където цялата маса и енергия на наблюдаемата вселена е била концентрирана. От този момент нататък вселената се разширява като достига до сегашното си състояние. Няколко независими експеримента потвърждават теоретичните постановки на теорията за големия взрив. Според тях, ускорението ще продължи до един безкраен етап. Напоследък се счита, че това разширение се ускорява благодарение на тъмната енергия и тъмната материя.


Съгласно общата теория на относителността, пространството може да се разширява със скорост по-голяма от тази на светлината, но ние можем да видим само малка част благодарение на ограничението, наложено от скоростта на светлината. Тъй като не можем да извършим наблюдения извън обсега на светлината (или което и да е други електромагнитно излъчване), остава неясно дали размерът на вселената е краен или безкраен.











Големина, форма, възраст и структура



Размери и плътност

Вселената е съставена предимно от тъмна енергия и тъмна материя, като и двете до момента не са добре изучени и разбрани. По-малко от 5% е обикновена материя.
Вселената е огромна, с крупни мащаби и по всяка вероятност безкраен обем. Наблюдаемата вселена е разпръсната поне на пространство от 92 милиарда светлинни години. За сравнение, диаметърът на типична галактика е само 30 000 светлинни години и типичното разстояние между две съседни галактики е 3 милиона светлинни години. Примерно Млечният път е около 100 000 светлинни години в диаметър и най-близката галактика Андромеда е на 2,5 милиона светлини години. Вероятно има 100 милиарда (1011) галактики в наблюдаемата вселена. Най-малките галактики имат около 10 милиона звезди, (107) а най-големите са с по няколко трилиона (1012) звезди. Една груба оценка показва, че броят на звездите в наблюдаемата вселена е повече от един секстилион (1021), макар че някои астрономи дават оценка от около 70 секстилиона (7 x 1022).
Материята е хомогенно разпределена, ако се усредни на разстояние 300 милиони светлинни години. На по-малка скала обаче материята има струпвания. Атомите формират звезди, звездите формират галактики, галактиките образуват купове галактики и най-накрая свръхкупове (купове от купове). Материята е също така изотропна, което означава че няма разлика в разпределението ѝ в различните посоки.
Вселената има и силно изтропно микровълново електромагнитно излъчване, което отговаря на топлинното излъчване на абсолютно черно тяло при температура 2.725 K.
Хипотезата, че едромащабната структура на вселената е хомогенна и изотрпна се нарича космологичен принцип, което се подкрепя от астрономични наблюдения.
Сегашната плътност на вселената е много ниска, грубо казано около 9,9 × 10−30 грама на кубичен сантиметър. Съотношението маса-енергия се състои от 73% тъмна енергия, 23% студена тъмна маса и 4% обикновена материя. Свойствата и характеристиките на тъмната материя и тъмната маса засега са почти напълно неизвестни. Тъмната материя се държи като обикновена материя и забавя разширението на вселената. Тъмната енергия, от друга страна, ускорява разширението.

Възраст на вселената

Вселената е много стара и както самата тя, така и представите за нея продължават да еволюират. Най-точното приближение за възрастта ѝ e 13,73±0,12 милиарда години, базирано на наблюдения на реликтовото излъчване. Съществуват и други методи (като използване на радиоактивни изотопи), но те са значително по-неточни и дават приближения от 11 до 20 милиарда години или от 13 до 15 милиарда години.
Вселената се променя непрекъснато и погледнато исторически, никога не е била една и съща. Така например броят на квазарите и галактиките се мени, а самото галактическо пространство се разширява. Учените, които правят приземни наблюдения (и по този начин свързани с редица ограничения) трябва да имат предвид, че когато наблюдават светлината от галактика на разстояние 30 милиарда светлинни години, тази светлина е пътувала всъщност само 13 милиарда години, защото пространството между тях се е разширило. Това се потвърждава от наблюденията на далечни галактики, при които се забелязва червено отместване. Излъчваните фотони преминават към по-голяма дължина на вълната и по-малка честота по време на пътуването си. Наблюденията на супернова от тип Ia показват, че този процес на разширение се ускорява.










Елементарните частици от които е съставен космосът: шест лептона и шест кварки са в състава на почти всичката позната материя; така например протоните и неутроните в ядрото на атома са съставени от кварки, а електронът е лептон. Тези частици взаимодействат помежду си с помощта на калибровъчни бозони, показани в средата. Хигс бозонът (който все още не е експериментално открит) би обяснил как частици без маса (с нулева маса в покой) успяват да създадат маса в материята. Гравитонът, който засега е хипотетична частица, калибровъчен бозон за гравитация, не е показан.




Състав и структура

Елементарните частици от които е съставен космосът: шест лептона и шест кварки са в състава на почти всичката позната материя; така например протоните и неутроните в ядрото на атома са съставени от кварки, а електронът е лептон. Тези частици взаимодействат помежду си с помощта на калибровъчни бозони, показани в средата. Хигс бозонът (който вече е експериментално открит) би обяснил как частици без маса (с нулева маса в покой) успяват да създадат маса в материята. Гравитонът, който засега е хипотетична частица, калибровъчен бозон за гравитация, не е показан
Изобилието на различни химически елементи — по-специално на леките такива като водород, деутерий и хелий изглежда едно и също в цялата наблюдаема вселена.
Количеството материя е много по-голямо от количеството антиматерия, което вероятно се дължи на нарушението на CP инвариантността. Не съществува електрически заряд като цяло, така че изглежда че гравитацията е преобладаващата сила на взаимодействие когато става въпрос за космически размери. Не съществува нито импулс нито момент на импулса на вселената.
Космосът има гладък пространствено-времеви континиум състоящ се от три пространствени и едно времево измерения. Тримерният космос е плосък (кривината му е много близка до нула), което означава, че в много добри приближения може да се ползва Евклидова геометрия.
Пространство-времето изглежда също с проста топология. Въпреки това не бива да се изключва възможността за съществуването на повече измерения и много по-сложни топологии и връзки между тях.





Най-популярният модел на вселената, произход и разширение.




Физични закони


Вселената следва едни и същи физични закони. Съгласно стандартния модел материята е съставена от три поколения лептони и кварки, които са фермиони. Тези елементарни частици взаимодействат помежду си чрез три фундаментални взаимодействия: електрическо, което включва електромагнетизъм и слабото ядрено взаимодействие; силното ядрено взаимодействие, което е описано от квантовата хромодинамика; и гравитацията, описана от общата теория на относителността. Първите две могат да бъдат описани от квантовата теория на полето. С известни ограничения специалната теория на относителността е валидна за метагалактиката. Засега няма отговор на въпроса защо физичните константи запазват стойностите си и защо имат тези стойности, като например константата на Планк h и гравитационната константа G. Известни са няколко закона за запазване: закон за запазване на електрическия заряд, закон за запазване на импулса, закон за запазване на момента на импулса и закон за запазване на енергията. Те са свързани със симетрии и математически тъждества.








Форма

Формата или геометрията на вселената бива локална и глобална. Под форма обикновено се разбира топологията и кривината, макар истинската картина да е много по-сложна от това. Анализ на данни от реликтовото излъчване водят до извода, че вселената, пространствено погледната е плоска, което означава, че може да се приложи Евклидовата геометрия. Грешката е по-малко от два процента.
Космолозите обикновено работят с „отрязък“ от пространствено-времевия континиум. Що се отнася до наблюдения, участъка от пространство-време, който може да се наблюдава е обратния светлинен конус. Ако наблюдаемата вселена е по-малка от цялата вселена, глобалната структура не може да бъде определена само с наблюдения, защото ни ограничава само с малка част от нея.
През октомври 2001 година, НАСА започва да използва космическия апарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) за събиране на данни за реликтовото излъчване и по този начин да погледне назад във времето когато вселената все още се е зараждала, а също така да определи формата на вселената. Първите данни са публикувани през февруари 2003 година. През 2009 година Европейската космическа агенция изстрелва космическата обсерватория Планк, за да анализира микровълновото излъчване с много по-голяма разделителна способност и да получи по-добра представа за формата на ранната вселена. Данните се очаква да бъдат публикувани през декември 2010 година.











Теории за създаването на Вселената

Мит за сътворението на света


Сътворението на света е космогоничен мит и изначална легенда в митологията на почти всички религии, особено на световните, тези с претенции да са всеобщи и универсални. Сътворението на света, а и на историята, е дело на демиурга (на гръцки: δήμος). Посредством митологията и религията, понятието за "сътворението на света" преминава и в политиката, залягайки във водещите геополитически теории и конструкти (понятиен апарат), стремящи се да представят и обосноват идеологиите си или като едно "ново начало" /либерализма на Френската революция и комунизма на Октомврийската революция/ или като трансцедентално произхождащи още от "сътворението на света" /консерватизма и консервативните революционери/.
Митологията за сътворението на света се заражда в земите от "Плодородния полумесец", които са люлка на най-древните цивилизации. Всички митове за сътворението на света са свързани с някакви божества, които могат да променят формата и образа си. Често в тях е залегнала идеята за хаоса.


...

Големият взрив



Според теорията за Големия взрив Вселената произлиза от безкрайно плътна и физически парадоксална сингулярност. Пространството се е разширило оттогава насам, поради което ни изглежда, че звездите и галактиките са се отдалечили едни от други.





Големият взрив е космологична научна теория, описваща ранното развитие на Вселената. Разширяването на Вселената, което следва от уравненията на общата теория на относителността, бива потвърдено с наблюденията за раздалечаване на галактиките. Екстраполирайки назад във времето стигаме до извода, че Вселената трябва да е била или много малка, или дори да е била събрана в точка — т. нар. сингулярност. Теоремата на Хокинг-Пенроуз показва дето от уравненията на общата относителност следва, че такава точка даваща начало на пространството и времето трябва да е съществувала. Естествено следствие от това е, че в миналото Вселената е имала по-висока температура и по-висока плътност. Терминът „Големият взрив” се използва както в тесен смисъл за момента, в който започва разширението на Вселената (закон на Хъбъл), така и по-общо за преобладаващата днес космологична концепция обясняваща произхода и еволюцията на Вселената.
Терминът "Големият взрив" (на английски Big Bang) е въведен през 1949 от Фред Хойл в радиопрограма на BBC. Хойл не поддържа теорията, а се опитва да ѝ се присмее.
Едно от следствията на Големия взрив е, че условията в днешната Вселена са различни от тези в миналото или в бъдещето. Съгласно този модел Джордж Гамов предвижда, през 1948, че от ранната гореща фаза на Вселената трябва да е останало остатъчно лъчение, което трябва да има спектър на абсолютно черно тяло и да идва от всички посоки на небето. Така нареченото реликтово излъчване е открито през 60-те години на XX век от Пензиас и Уилсън и служи за потвърждение на теорията на Големия взрив срещу основната ѝ алтернатива, теорията за устойчивото състояние.
Според теорията за Големия взрив преди 13,7 милиарда години Вселената е в безкрайно плътно състояние с огромна температура и налягане. За първите 10-33 секунди от съществуването на Вселената няма задоволителен физически модел. Общата теория на относителността предвижда гравитационна сингулярност, където плътността става безкрайна. За разрешаване на този парадокс е нужна теорията на квантовата гравитация. Разбирането на този период от историята на Вселената е сред най-важните неразрешени проблеми на физиката.




История на теорията

През 1927 белгийският йезуит Жорж Льометр пръв предлага хипотезата, че в началото на Вселената стои „експлозия” на „първичен атом”. Преди това през 1918 страсбургският астроном Карл Вилхелм Вюрц измерва систематично червено отместване на някои мъглявини и го нарича K-корекция. Той не осъзнава космологичните последствия, нито че тези мъглявини всъщност са галактики извън нашия Млечен път.
Създадената по това време обща теория на относителността на Алберт Айнщайн не допуска статично решение — Вселената трябва или да се разширява, или да се свива. Самият Айнщайн смята това следствие за погрешно и се опитва да го избегне с добавянето на космологична константа. Айнщайн, който е бил наясно с библейската представа за начало на времето, не приема теорията на Льометр за „първичния атом”, понеже вижда в нея опит на Льометр да прокара идеята за Сътворението[1][2]. По време на Общата теория на относителността е приложена към космологията за пръв път от руския учен Александър Фридман, чиито уравнения описват Вселената на Фридман-Льометр-Робъртсън-Уокър - Вселена без космологична константа.
През 1929 Едуин Хъбъл описва и наблюдения потвърждаващи теорията на Льометр без да е наясно с нея (статията на Льометр е преведена на английски от Артър Едингтън едва през 1931[1]). Установил още през 1913, че повечето спирални мъглявини определени по-късно като галактики се отдалечават от Земята, той комбинира този факт с измервания на разстоянието определени чрез наблюдение на цефеиди в отдалечени галактики, за да установи, че галактиките се раздалечават във всички посоки със скорост спрямо Земята правопропорционална на разстоянието помежду им. Днес това явление е известно като закон на Хъбъл.
От космологическия принцип произтичат две обяснения на раздалечаващите се галактики. Според едното, поддържано и доразвито от Джордж Гамов, Вселената възниква от крайно горещо и плътно състояние в крайно време в миналото и оттогава се разширява. Другата възможност е теорията за устойчивото състояние на Фред Хойл, според която при раздалечаването на галактиките се появява нова материя. В този модел Вселената е приблизително еднаква във всяка точка от времето. За известно време подкрепата за тези две теории е равноразпределена.
През последвалите години наблюденията подкрепят идеята, че Вселената е възникнала от горещо плътно състояние. След откриването на реликтовото излъчване през 1965 това се смята за най-добрата теория за произхода и еволюцията на Космоса. До края на 60-те години много космолози смятат, че безкрайно плътната сингулярност в космологичния модел на Фридман е математическа идеализация и че Вселената се е свивала преди да достигне това състояние, а след това е започнала да се разширява отново. Това е теорията на Ричард Толман за пулсираща Вселена. През 60-те Роджър Пенроуз и Стивън Хоукинг доказват математически, че тази идея е неудачна и сингулярността е съществен елемент от общата теория на относителността. Това убеждава мнозинството космолози в теорията за Големия взрив, според която Вселената е възникнала преди крайно време.
Практически цялата теоретична работа в областта на космологията днес се състои в разширение и детайлизиране на основната теория за Големия взрив. Голяма част от текущата работа е насочена към разбиране на образуването на галактиките в контекста на Големия взрив, разбиране на самия момент на Големия взрив и съгласуване на наблюденията с основната теория.
Голям напредък в космологията на Големия взрив е отбелязан в самия край на 20 и началото на 21 век в резултат на усъвършенстването на технологията на телескопите и голямото количество спътникови данни, като тези от COBE и WMAP откриват анизотропията на реликтовото излъчване в малък мащаб, което може да доведе до разбиране на образуването на галактиките. През 1998, група учени от Екипа за изследване на свръхновите с голямо червено отместване определят разстоянията до голям брой свръхнови и измерват техните скорости, с което те повтарят наблюдението на Хъбъл отпреди 80 години, но с много по-далечни обекти. Изводът, до който стигат е, че някои свръхнови са толкова далече, че не би трябвало да ги наблюдаваме, освен ако Вселената не се е разширявала с по-голяма скорост от тази на равномерното разширяваща се Вселена.Това довело до неочакваното откритие, че разширяването на Вселената изглежда се ускорява.


Общо описание

Въз основа на измервания за разширението на Вселената чрез свръхнови тип Ia, измервания на спектъра и анизотропията на реликтовото излъчване, възрастта на Вселената е определена на 13,7 ± 0,2 милиарда години. Фактът, че тези три независими измервания са сходни се смята са силно доказателство на Ламбда-CDM модела, описващ детайлната скруктура на съставните части на Вселената.
Ранната Вселена е запълнена хомогенно и изотропно с много висока енергийна плътност. Приблизително 10-35 секунди след епохата на Планк, Вселената се разширява експоненциално в период, наречен космическа инфлация. След спирането на инфлацията, материалните елементи на Вселената са под формата на кварк-глуонна плазма, в която съставните частици се движат релативистично. Чрез един все още непознат процес, бариогенеза, се появява наблюдаваната асиметрия между материя и антиматерия. С нарастването на размера на Вселената, температурата спада, което предизвиква нови процеси на нарушаване на симетрията, които се проявяват чрез известните физични сили и елементарни частици, а по-късно позволяват образуването на водородни и хелиеви атоми в процес, наречен първичен нуклеосинтез. С разширяването си, Вселената се охлажда, поради което средната кинетична енергия на електроните става недостатъчна те да продължат да бъдат в свободно състояние и биват захванати от протоните, като по този начин Вселената става предимно изградена от свързани атоми, т.е. неутрална. Това явление, случило се 300 000 години след Големия взрив, се нарича рекомбинация, и именно фотоните, излъчени от тези електрони при прихващането им от атомите в този момент, съставят т.нар. „реликтово излъчване“. Средният свободен пробег на фотоните в неутралната Вселена става много голям, т.е. Вселената става прозрачна. Поради тази причина ние виждаме реликтовото излъчване, но не и фотоните от предишното горещо състояние на Вселената, понеже те са били погълнати от йонизираното вещество.
С времето малко по-плътните области от почти равномерно разпределената материя нарастват гравитационно в още по-плътни области, образувайки газови облаци, звезди, галактики и останалите астрономични обекти, наблюдавани днес. Подробностите на този процес зависят от количеството и вида на материята във Вселената. Трите възможни вида са студена тъмна материя, гореща тъмна материя и барионна материя. Най-добрите налични измервания, тези от WMAP, показват, че преобладаващата форма на материята във Вселената е под формата на студена тъмна материя. Другите два вида материя образуват по-малко от 20% от общото количество.
Днес Вселената изглежда доминирана от неизследвана форма на енергия, известна като тъмна енергия. Приблизително 70% от общата енергийна плътност на днешната Вселена е в тази форма. Този компонент на Вселената има свойството да предизвиква отклонение на разширението на Вселената от линейната връзка скорост-разстояние, предизвиквайки по-бързо от очакваното разширение на пространство-времето при големи разстояния. Тъмната енергия приема формата на космологичната константа в полевите уравнения на Айнщайн, но връзките ѝ със стандартния модел от физиката на частиците продължават да бъдат обект на изследване, както теоретично, така и експериментално.



Теоретични основи


В днешния си вид теорията за Големия взрив произтича от три предпоставки:
  1. Универсалност на физичните закони
  2. Космологичен принцип
  3. Коперников принцип
При появата им, тези идеи са приети просто като постулати, но днес се правят опити за проверка на всеки от тях. В резултат на тези изследвания е установено, че максималното отклонение на физичните константи в историята на Вселената е не по-голямо от порядъка на 10-5. Изотропността на Вселената, определяща космологичния принцип, е измерена с точност от 10-5, а хомогенността в най-едър мащаб е измерена с точност до 10%. Правят се опити да се измери коперниковия принцип с наблюдение на взаимодействието на галактически струпвания и реликтовото излъчване чрез ефекта на Суняев-Зелдович при точност от 1%.
Теорията на Големия взрив използва постулата на Вейл за да измери недвусмислено времето във всяка точка като „време от епохата на Планк”. Измерванията в тази система използват конформни координати, в които разширението на Вселената се изважда от измерванията на пространство-времето[ неясно? ].
В този смисъл Големият взрив не е експлозия на материята, движеща се навън и запълваща една празна Вселена. Той е самото разширяващо се пространство-време. Това разширение кара физическото разстояние между всеки две неподвижни точки в нашата Вселена да нараства. Обектите, свързани един към друг, например от гравитацията, не се разширяват с разширението на пространство-времето, защото скоростта на разширение на Вселената на тези малки мащаби е по-малка от типичните средни скорости на двжение на частиците. Разширението на Вселената започва да става видимо за разстояния от порядъка на 1 Mpc.

Трите стълба


Днес се смята, че теорията на Големия взрив се крепи на три наблюдателни стълба. Това са разширението на Вселената, наблюдавано в червеното отместване на галактиките, детайлните измервания на реликтовото излъчване и изобилието от леки елементи.

- Закон за разширението на Хъбъл

- Реликтово излъчване

- Наличие на първични елементи

Като се използва модела на Големия взрив е възможно да се изчисли концентрацията на хелий-4, хелий-3, деутерий и литий-7 във Вселената. Концентрациите на тези елементи зависят от един параметър, съотношението на фотони към бариони. Предвижданите концентрации са около 25% за 4He, съотношение на 2H:H около 10-3, на 3He:H около 10-4 и на 7Li:H около 10-9.
Измерванията на наличието на тези четири изотопа съответстват на една и съща стойност на параметъра и фактът, че измерените концентрации са в порядъка на предвидените, се смята за силно доказателство в полза на Големия взрив. Извън теорията за Големия взрив няма явна причина за това, че например, във Вселената трябва да има повече хелий, отколкото деутерий или повече деутерий, отколкото 3He.


Еволюция на галактиките и разпределение на квазарите


Подробностите за разпределението на галактиките и квазарите са едновременно ограничение и потвърждение на днешната теория. Крайната възраст на Вселената обвързва тясно еволюцията на галактиките с космологията. Видовете и разпределението на галактиките изглежда се изменя значително с времето, развивайки се според уравнението на Болцман. Наблюденията разкриват зависимост от времето на разпределението на галактиките и квазарите, на звездообразуването и на вида и размера на едромащабните структури на Вселената. Тези наблюдения се съгласуват статистически със симулации на процесите. Те са добре обяснени от теорията за Големия взрив и помагат за уточняването на параметрите на модела.


Класически проблеми


С времето възникват редица проблеми с теорията на Големия взрив. Днес някои от тях представляват само исторически интерес и са избегнати или чрез модификации на теорията, или в резултат на по-добри наблюдения. Други въпроси, като например проблемът с галактиките джуджета, не се смятат за фатални, тъй като могат да бъдат разрешени чрез прецизиране на теорията. Някои противници на Големия взрив сочат тези проблеми като модификации на парче и кръпки на теорията. Най-често атакувани са частите от стандартната космология, свързани с тъмна материя, тъмна енергия и космическа инфлация. Те са добре потвърдени от наблюдения на реликтовото излъчване, едромащабната структура и свръхнови от тип Ia, но остават на границата на физичните изследвания. Все още няма консенсус за природата на тъмната материя, тъмната енергия и инфлацията. Макар че гравитационните им ефекти са обяснени чрез наблюдения и теоретично, те все още не са отразени по общоприет начин в стандартния модел на физиката на частиците.
Съществува малък брой привърженици на нестандартни космологии, смятащи, че изобщо не е имало Голям взрив. Макар че някои аспекти на стандартната космология не са добре обяснени от стандартния модел, повечето физици приемат, че съгласуването на теорията за Големия взрив с наблюденията твърдо потвърждава основните ѝ части.


Проблемът на хоризонта


Проблемът на хоризонта е резултат от приемането, че информацията не може да пътува по-бързо от светлината, следователно две области от пространството, разделени от по-голямо разстояние от скоростта на светлината, умножена по възрастта на Вселената, не могат да бъдат в причинен контакт. Поради това, наблюдаваната изотропност на реликтовото излъчване е проблематична. Има два начина, които не са взаимноизключващи се за разрешаване на този проблем и те имат отношение към квантовите измервания и някои нестандартни версии на теорията за Мултивселената. Вариант 1 - при концепциите за мултивселената излиза че първичната вселена, подложена на разширение от инфлатонното поле е прародител на нашата, а нашата е само една област от истинската — поради това всъщност няма проблем — вселената е една област а не е съставена от области. Но ако другите области — вселени все пак са еднакви с нашата — тук идва ред на обяснение две което е валидно и за двата проблема — то представлява интерпретация на кванотвата механика наречена подход на дьо Бройл-Бом и основните му постулати са свръхнелокалността и липсата на дуалност частици-вълни. В случая по важен е първия аспект според който нелокалността от квантовата механика — АПР-парадокса е много по-сериозна, а корелациите на поведението на частиците са само едни от многото аспекти — свръхнелокалността включваща и останалите аспекти твръди, че цялата реалност и всички вселени са обект на сплитането, което е способно да предава информация без да нарушава закона за движението с надсветлинни скорости — това се постига по същия начин, по който се обяснява квантовата нелокалност — два обекта, предаващи си информация чрез нелокалността, на по-фундаментално ниво са едно цяло и между тях на това по-фундаментално ниво няма разстояние, и поради това могат да обменят информация с безкрайна скорост и само привидно са отделни.


Плоскост


Проблемът за плоскостта е наблюдателен проблем, резултат от геометрията, произтичаща от метриката на Фридман-Льометр-Робъртсън-Уокър. По принцип Вселената би могла да има три различни вида геометрии - хиперболична геометрия, евклидова геометрия или елиптична геометрия. Всяка от тях е пряко свързана с критичната плътност на Вселената, като хиперболичната съответства на плътност, по-ниска от критичната, елиптичната съответства на плътност, по-висока от критичната, а евклидовата — точно на критичната плътност. Според измерванията, в най-ранните стадии Вселената трябва да е била с 1015 критичната плътност. Всяко отклонение нагоре би предизвикало или топлинна смърт, или Големият срив и Вселената не би съществувала днес.
Решението на този проблем отново е в инфлационната теория. По време на инфлационния период пространство-времето се разширява до такава степен, че всяка остатъчна кривина е напълно изгладена с висока точност. Така Вселената е превърната в плоска от инфлацията.


Магнитни монополи


Проблемът с магнитния монопол е възражение, появило се в края на 70-те години. Теорията за Великото обединение предвижда точкови дефекти в пространството, които трябва да се проявяват като магнитни монополи и чиято плътност трябва да е много по-голяма от предвижданата. Този проблем също се разрешава чрез космическата инфлация, която премахва всички точкови дефекти от наблюдаемата вселена по същия начин, по който я превръща в плоска.


Липсваща материя


През 70-те и 80-те различни наблюдения, най-вече галактическите ротационни криви, показват, че във Вселената няма достатъчно видима материя, която да предизвика наблюдаваните гравитационни сили във и между галактиките. Това довежда до идеята, че до 90% от материята във Вселената е не-барионна тъмна материя. Освен това, приемането, че Вселената се състои предимно от обикновена материя, води до предвиждания, които съвсем не се съгласуват с наблюденията. По-специално във Вселената има далеч по-малко струпвания и тя съдържа далеч по-малко деутерий, отколкото може да се очаква без тъмната материя.
Макар че първоначално е много спорна, днес тъмната материя е широко възприета част от стандартната космология, вследствие на наблюденията на анизотропиите в реликтовото излъчване, разсейването на скоростта на галактическите струпвания, разпределенията на едромащабната структура, изследвания на гравитационното изкривяване и измервания на рентгеновото излъчване от галактическите струпвания. Частиците на тъмната материя са регистрирани само чрез гравитационния им ефект и досега не са наблюдавани в лабораторни условия. Въпреки това във физиката на частиците има много кандидати и в момента действат няколко проекта за откриването им.


Тъмна енергия


Подробни измервания на масовата плътност на Вселената през 90-те показват стойност около 30% от критичната плътност. За да бъде плоска Вселената, както показват измерванията на реликтовото излъчване, е необходимо към 70% от енергийната плътност да е останала нерегистрирана. Измервания на свръхнови тип Ia разкриват, че Вселената претърпява нелинейно ускорение на разширението по закона на Хъбъл. Общата теория на относителността изисква тези допълнителни 70% да бъдат съставени от енергиен компонент с голямо отрицателно налягане. Природата на тази тъмна енергия остава една от най-големите неясноти в теорията на Големия взрив. Сред възможните решения са космологичната константа и квинтесенцията. Наблюденията, имащи за цел да подпомогнат решението на този проблем, продължават и днес.


Възраст на кълбовидните струпвания


Някои наблюдения от средата на 90-те показват, че възрастта на кълбовидните струпвания не се съгласува с теорията на Големия взрив. Компютърни симулации с наблюдаваното наличие на звезди в кълбовидните струпвания сочат, че те са на около 15 милиарда години, което противоречи на възрастта на Вселената от 13,7 милиарда години.
Като цяло този проблем е разрешен в края на 90-те с други компютърни симулации, които отчитат ефекта от загуба на маса, вследствие на звездния вятър, и показват далеч по-малка възраст на кълбовидните струпвания. Все още остават някои неясноти за точността на измерване на възрастта, но е ясно, че тези обекти са сред най-старите във Вселената.

Бъдещето според теорията за Големия взрив


В миналото, преди наблюденията на тъмната енергия, космолозите разглеждат два сценария за бъдещето на Вселената. Ако масовата плътност е над критичната, Вселената ще достигне максимален размер и ще започне да колабира в Големия срив. При този сценарий Вселената отново ще става по-плътна и по-гореща, завършвайки в състояние, подобно на първоначалното.
Алтернативно, ако плътността е по-малка или равна на критичната, разширяването ще се забави, но никога няма да спре. Образуването на нови звезди ще се прекрати, докато Вселената става все по-малко плътна. Средната температура ще клони асимптотично към абсолютната нула. Черните дупки ще се изпарят. Ентропията на Вселената ще се увеличи до точката, в която от нея не може да бъде извлечена организирана форма на енергия, сценарий известен като топлинна смърт. Нещо повече, ако съществува протонен разпад, тогава водородът, преобладаващата форма на барионна материя във Вселената днес, би изчезнал, оставяйки само радиация.
Съвременните наблюдения на ускорено разширение довеждат космолозите до Ламбда-CDM модела на Вселената. Той съдържа тъмната енергия под формата на космологична константа. Тя кара все по-голяма част от днешната видима вселена да преминава отвъд нашия хоризонт. Не е известно какво ще стане след това. Теорията за космологичната константа предполага, че само гравитационно свързаните системи, като галактиките, биха останали заедно и те също биха претърпели топлинна смърт, докато Вселената се охлажда и разширява. Други теории за т.нар. фантомна енергия, предвиждат, че в крайна сметка галактическите струпвания и може би дори самите галактики, ще бъдат разкъсани от засилващото се разширение в т.нар. Голямо разкъсване.


Физически хипотези отвъд Големия взрив


Остава възможността теорията за Големия взрив да се развие в бъдеще. По-специално можем да научим нещо за инфлацията или за случилото се непосредствено след Големия взрив. Възможно е да има части от Вселената отвъд това, което може да бъде наблюдавано по принцип. В случая с инфлацията това е необходимо условие — експоненциалното разширение е отхвърлило големи области от пространството отвъд нашия хоризонт. Може би ще бъде възможно да се установи какво се е случило, когато разберем по-добре физиката при много високи нива на енергията. Разсъжденията за това включват теориите на квантовата гравитация. Друго обяснение,което в момента е в процес на доказване е според М-теорията:Тя твърди че трептящите енергии,съставляващи всички частици,наречени струни могат да се разтегнат толкова много,че да образуват мембрани и на всяка мембрана "стой" една паралелна Вселена и при сблъсък на тези две мембрани Вселената се ражда отново.Това е една от най-оспорваните и най-реалистични теории,поради това че дава нужната енергия,за да се осъществи Големия взрив.
Някои предложения са:
Някои от тези сценарии са количествено съвместими един с друг. Всички те включват непроверени хипотези.


Философски и религиозни интерпретации


Съществуват различни философски интерпретации на теорията за Големия взрив, които стоят извън областта на науката. Някои от тях се опитват да обяснят причината за самия Голям взрив (първична причина) и са критикувани от някои натуралисти като съвременни митове за сътворението. Някои хора вярват, че теорията за Големия взрив дава основание на традиционните възгледи за сътворението, например разказа на Битие, докато други смятат, че те си противоречат.
Големият взрив, като научна теория, не е свързан с дадена религия. Докато някои фундаменталистки интерпретации на религиите се противопоставят на Големия взрив, други, по-либерални, не го правят.
Следва списък на различни религиозни интерпретации на теорията за Големия взрив:
  • Някои християнски апологети, и по-специално Римокатолическата църква, приемат Големия взрив като описание на произхода на Вселената, интерпретирайки го като позволяващ философската първична причина.
  • Кабала, деизъм и други неантропоморфни вярвания се съгласуват с теорията за Големия взрив, най-вече теорията за "божественото свиване" (цимцум), обяснена от еврейския учен Маймонид. Аналогично пандеистите, които вярват, че един първоначално одушевен Бог е планирал превръщането си в несъзнателна Вселена, често идентифицират Големия взрив с момента на тази трансформация.
  • Някои съвременни ислямски учени смятат, че Коранът има паралели с Големия взрив в разказа си за сътворението, а също и с разширяващата се Вселена.
  • Някои теистични клонове на индуизма, като традициите на Ваишнава, съдържат теории за сътворението, подобни на Големия взрив.
  • В концепцията за сътворението на будизма няма събитие на сътворението. Въпреки това Големият взрив не влиза в противоречие с нея.










Мултивселена

Мултивселена или мегавселена е хипотетичното множество от всички възможни реално съществуващи паралелни вселени (включително и нашата), които взети заедно, съдържат всичко, което съществува - пространство, време, всички форми на материя, енергия, импулс и физичните закони и константи, които са в сила в тях. Това е една от така наречените непроверуеми теории защото не подлежи на експериментална проверка. Терминът за първи път е въведен от Уилям Джеймс, американски философ и психолог, през 1895 година и след това популяризиран от писателя-фантаст Майкъл Муркок.
Космологът Макс Тегмарк изказва предположение, че на всеки математически непротиворечив набор от физични закони съответства независима, но реално съществуваща вселена. Макар че това предположение не може да се подложи на експериментална проверка, то поне дава отговор на въпроса защо наблюдаваните физични закони и физични константи са именно това, което са. Според неговата таксономия съществуват нива, които са подредени така, че всяко следващо ниво съдържа предишните и гради върху тях.

...