С чего все началось: теория большого взрыва

Волшебные лёгкие

В одной из серий Крипке наполняет кабинет Шелдона гелием, из-за чего доктор Купер не вовремя теряет свой мягкий баритон. Этот ляп – одно из редких научных допущений сценаристов, которые решили пренебречь научной достоверностью ради шутки. В реальности в закрытом помещении со значительной концентрацией гелия Шелдон мог бы задохнуться: гелий с организмом человека химически не взаимодействует никак, и каждый вдох просто расходовал бы силы человека впустую. Может, концентрация была невелика? Тоже нет: смешные искажения голоса при вдыхании гелия возникают из-за того, что у этого газа плотность ниже, чем у атмосферы,и , через него по-другому проходит звук. Если бы концентрация газа была невелика, эффект не проявился бы. Игры с гелием это довольно опасная штука, в общем.

Рождение пространства и времени

«Большой Взрыв» — всего лишь образное выражение, не описывающее истинную картину того, что произошло в момент возникновения Вселенной.

Взрыв в физическом смысле слова — это резкое повышение давления и температуры газа, распространяющееся в окружающей среде.

Ничего подобного взрыву уже существовавшей «глыбы» вещества в вакууме тогда не происходило. Прежде всего потому, что пространства вне Вселенной не существует.

Большой Взрыв следует рассматривать как такое событие, в результате которого возникло не только вещество, но и пространство.

Научная картина «сотворения мира» оказалась глубже той, что описана в Библии, так как она изображает не только сотворение материи, но и пространства и даже… времени.

Поэтому Большой Взрыв — это не грандиозное событие, которое произошло во Вселенной, это самозарождение Вселенной — целиком и буквально «из ничего».

Многие специалисты-космологи убеждены, что времени до Большого Взрыва не существовало, поэтому нет смысла говорить о том, что было «до того».

Один из главных уроков новой физики заключается в том, что пространство и время существуют не сами по себе, а составляют неотъемлемую часть физического мира. И если Большой Взрыв ознаменовал рождение физического мира, то пространство и время возникли как раз в момент Большого Взрыва.

Между прочим, идея отождествления момента рождения Вселенной с началом времени далеко не нова. Еще в 4 в. н. э. Святой Августин, крупнейший христианский философ и богослов, писал: «Мир сотворен с временем, но не во времени».

Что было до большого взрыва. # чтиво | Что было до Большого взрыва?

Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва , одной из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — и сам космос, — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился большой взрыв ?

Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный пытался понять природу Бога до сотворения Вселенной. И знаете, к чему он пришел? Время было частью Божьего творения, и просто не было никакого «до».

Один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пришел практически к таким же выводам в разработке своей теории относительности

Достаточно обратить внимание на влияние массы на время. Гигантская масса планеты искажает время, заставляя его течь медленнее для человека на поверхности, нежели для космонавта на орбите

Разница слишком мала, чтобы быть очевидной, но на самом деле человек, стоящий у большого камня, стареет медленнее, чем тот, кто стоит в поле. Но чтобы стать моложе на секунду, понадобится миллиард лет. Сингулярность до большого взрыва обладала всей массой вселенной, что фактически ставило время в тупик.

Исходя из такой логики, заголовок статьи можно назвать ошибочным, ну или, как минимум, безграмотным. По теории относительности Эйнштейна, время появилось на свет ровно в тот момент, когда сингулярность начала расширяться и вышла за пределы сжатой бесконечности.

Всё? Вопрос решен? Как бы не так. Этот вопрос остается одним из самых сложных и волнительных. Спустя десятилетия после смерти Эйнштейна развитие квантовой физики и множество новых теорией воскресили сутолоки о природе вселенной до Большого взрыва. Давайте посмотрим.

Браны, циклы и другие идеи

Вот вам пища для ума: что, если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва: космический микроволновый фон.

Впервые астрономы зафиксировали реликтовое излучение в 1965 году, и оно породило определенные проблемы в теории большого взрыва — проблемы, которые заставили ученых ненадолго (до 1981 года) заморочиться и вывести инфляционную теорию. Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.

Но как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать».

В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве мультивселенных.

Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах   как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.

Другие ученые считают, что в основе формирования сингулярности лежит цикл под названием «большой скачок», в результате которого расширяющаяся вселенная в итоге коллапсирует сама в себя, порождая другую сингулярность, которая, опять же, порождает другой большой взрыв. Этот процесс будет вечным, и все сингулярности и все схлопывания не будут представлять собой ничего другого, кроме как переход в другую фазу существования вселенной.

Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, любезно порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.

Критика теории большого взрыва. КРИТИКА СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ БВ

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла около
15 миллиардов лет назад
из некоторого начального «сингулярного» состояния с бесконечно большими температурой
и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается.

Интересно было бы понять, а в чём выражалась эта температура? Подобное говорят, когда нечего сказать.

Начнём с самого начала. А от куда и из чего возникло это первичное тело, из которого родилась вселенная.
Единственным источником энергии для такого тела могла быть только предыдущая вселенная. Энергия ведь
не может ни появляться, ни исчезать. А могло ли первичное тело быть маленьким? Конечно же нет.
Сомнительно, что бы такая галактика как наша, могла упасть на тело, размером даже с нашу Солнечную
систему, не говоря уже о более малом теле. Да большая часть вещества предыдущей вселенной просто
вращалась бы вокруг подобного тела. Да и сомнительно, что бы можно было всё вещество вселенной
сжать даже до размеров нашей Солнечной Системы. О более малом теле я и не говорю. В нашей вселенной
больше всего находится гелия и водорода. Предыдущая вселенная, в конце своей жизни, должна была состоять,
по большей части, из тяжёлых элементов. Это доказывает, что большая часть вещества предыдущей вселенной
прошло через горнило БВ. Большая часть вещества, но не всё вещество участвовало в БВ.
Каждая старая вселенная, оставляет часть вещества для новой вселенной.
Поэтому мы вправе предположить, что первичное тело было размером больше любой самой большой
галактики.

Теория большого взрыва основана на натурализме

Поскольку натурализм не допускает что-либо еще помимо природы, натуралисты утверждают, что вселенная была сотворена с помощью тех процессов, которые происходят в ней и сегодня. Теория большого взрыва основана на этом существенном допущении, т.е. модель большого взрыва пытается описать образование всей вселенной с помощью процессов, происходящих внутри нее сегодня. Считается, что звезды, планеты и галактики были образованы «естественным или натуралистическим путем» законами природы, которые действуют сегодня.

Разумно ли (и нужно ли) считать, что вселенная была сотворена с помощью тех же процессов, которые происходят в ней сегодня? Абсолютно нет. Всю абсурдность подобного суждения можно увидеть, если применить его к другим объектам. Например, электрический фонарик работает потому, что электрическая энергия превращается в свет; разве было бы разумно утверждать, что электрический фонарик был сотворен с помощью преобразования электрической энергии в свет? Нет, он был создан с помощью совершенно другого процесса. Как и большинство других вещей.

Утверждения о том, что Бог использовал при создании вселенной натуралистические процессы, противоречит тому, что Бог Сам сказал о сотворении вселенной.

Если следовать логике, то мы не можем прийти к выводу, что вселенная была сотворена с помощью таких процессов, которые действуют в ее пределах. Натурализм – это всего лишь допущение, ничего более.

Но, несмотря на это, некоторые христиане принимают утверждение о том, что Бог использовал для создания вселенной натуралистические процессы, включая большой взрыв. Они могут соглашаться с атеистическими астрономами, утверждающими, что звезды и планеты образовались путем медленных природных процессов, происходящих на протяжении миллиардов лет — только с одним исключением, что этими процессами управлял Бог. К сожалению, подобные заявления противоречат сказанному нам Самим Богом о сотворении вселенной. И мы увидим это из оставшейся части статьи.

• Вся ирония заключается в том, что большой взрыв не объясняет происхождения самой вселенной. Это лишь история о предположительно происходивших событиях после него.

• Микроволновое фоновое излучение является намного однороднее, чем предсказывает модель большого взрыва.

• За последние десять лет астрономами были обнаружены сотни планет, которые вращаются вокруг других звезд. Они представляют собой огромные планеты, размером с Юпитер, и вращаются очень близко возле своих звезд – противоположность тому, что предсказывали светские модели, сторонники большого взрыва.

Библия учит о сверхъестественном сотворении

В книге Бытие говорится о том, что Бог дал человеку право владеть землей. Он сказал, что мы являемся распорядителями Его творения. Сегодня Бог поддерживает вселенную логичным и организованным образом, так чтобы мы могли понимать и влиять на мир по мере того, как мы исполняем данное Богом «распоряжение господствовать».

Во многих случаях мы можем написать уравнения для описания последовательного и предсказуемого поведения вселенной. Эти уравнения, или “законы природы”, представляют собой описания того, как Бог поддерживает вселенную в настоящем времени. Однако они не в состоянии дать описание сотворения Богом вселенной. Как и в примере с электрическим фонариком, вселенная не была сотворена с помощью тех же процессов, которые действуют в ней сегодня.

Теория большого взрыва

Самой популярной теорией происхождения Вселенной является «Теория Большого взрыва» или, по-другому, «Горячая модель Вселенной».

Теория гласит, что Вселенная появилась примерно 14 миллиардов лет назад.

В тот период не было ни времени, ни пространства, а была всего лишь крохотная точка и вся масса сосредотачивалась в ней, при этом плотность и температура внутри точки были бесконечны. Состояние, в котором пребывала наша вселенная в тот момент характеризуется термином сингулярность.

Из-за того, что содержимое точки было неоднородным, в какой-то момент случился «Большой взрыв». Тот период стал отправной точкой для дальнейшего расширения и остывания Вселенной.

История открытия Большого взрыва

«Большим взрывом» принято называть модель в космологии, в которой описывается один из возможных вариантов происхождения Вселенной. В данном случае речь идет о расширении Вселенной.

Первым человеком, заговорившим об этой теории в 1949 году, был астроном из Великобритании Ф.Хойл.

О том, что Вселенная расширяется, говорил и Альберт Эйнштейн в своей теории относительности еще в 1915-1917 гг.

Физик А.А.Фридман из СССР говорил о том, что ранее Вселенная представляла собой некий плотный однородный сгусток и произошедший взрыв способствовал появлению планет, звезд и галактик.

Еще один ученый, физик и астроном Г.Гамов считал, что тот самый сгусток, о котором говорилось выше, имел плотную консистенцию и довольно горячую. Внутри него по этой теории происходили постоянные процессы синтеза с образованием ядер химических элементов. Что было до Большого Взрыва во вселенной

Существует предположение, что раньше Вселенная представляла собой линию из тонкого материала с большой плотностью. Состояние материала долго было в состоянии устойчивости, пока и не произошел «Большой взрыв».

Физик из США Шон Кэрролл считал, что Вселенная, плотность которой была высока, была под управлением квантовой механики.

Английский космолог и физик Стивен Уильям Хокинг говорил о том, что все до «Большого взрыва» весьма туманно, неизведанно и не определено, значит можно сделать вывод, до ничего и не было. Т.e. все началось с «Большого взрыва».

Были версии, которые гласили, что ранее была какая-то другая модель Вселенной, она была похожа на нашу, но время там двигалось в обратном направлении, от будущего к прошлому.

«Большой взрыв»- это не что-то новое, а период, после которого постоянно сжимающаяся Вселенная, перешла в режим расширения.

Кэрролл и Дж. Чен высказывали и такую точку зрения, что наша существующая Вселенная, была порождением родительской Вселенной и таких дочерних мини-Вселенных может быть очень-очень много.

Теорий существовало и существует очень много, но, что было на самом деле до загадочного «Большого взрыва» никто не знает. Что произошло после Большого Взрыва

Как только произошел «Большой взрыв», речь идет буквально о долях секунды (10-43), наступил так называемый квантовый хаос.

В этот период происходящее не поддавалось ни одному закону физики, пространство и время распадались на кванты.

Через 10 тысяч лет наступает разделение энергий вещества и излучения, где первая доминирует над второй. Так появляется реликтовое излучение или реликтовый фон.

Сам термин «реликтовое излучение» был введен в 1965 году А. Пензиасом и Р. Вильсоном.

Именно после открытия данного термина, «Теория Большого взрыва» окончательно была утверждена среди ученых разных стран.

Далее появились галактики, сверхгалактики и Вселенная стала приобретать облик ее сегодняшней.

Исторический экскурс

Если описывать концепцию простыми словами, то в астрономии большой взрыв — это теория о появлении Вселенной. Она родилась из маленькой точки и после нее появились планеты и звезды. Шарль Мессье в 1917 году в ходе наблюдений заметил, что у некоторых туманностей линий смещены к красному спектру.

После его открытия стали так же выделять разреженные облака газа и пыли. Звезды системы назвали галактиками.

К 30-м годам астрономы сделали несколько выводов:

• галактика — главная составляющая Вселенной;
• в ее состав входит космическая пыль и разреженный газ;
• каждая галактика состоит примерно из ста миллиардов звезд.

Эдвин Хаббл сумел собрать все данные и сделать вывод о том, что величина красного смещения была зависима от расстояния до источника излучения.

Чем дальше объект от наблюдателя, тем сильнее происходит изменение.

Принцип Доплера подтвердил, что Вселенная находится в движении и все время расширяется. До этого космос считали статичным пространством. Эйнштейн предложил модель замкнутой Вселенной. Она была четырехмерной, но ее невозможно представить визуально. По мнению ученого, у нее были:

• масса;
• объем;
• радиус.

Как происходил Большой Взрыв

Все процессы после Большого Взрыва были обусловлены тем, что Вселенная постепенно остывала и становилась все менее плотной. Как мы знаем, температура — это мера движения частиц. Температура падает — частицы замедляются. Чем медленнее двигаются частицы, тем проще им друг с другом соединяться. По мере остывания Вселенной сначала отдельно летающие кварки смогли объединиться в протоны, нейтроны и другие адроны и лептоны. Затем уже полученные частицы, продолжая замедляться, начали формировать первые ядра привычных нам атомов.

Период формирования первых атомов во Вселенной называется . Продолжался он примерно 20 минут после Большого Взрыва. В этот период вся Вселенная была разогрета до состояния, которое мы сегодня наблюдаем внутри звезд. В этот период в основном формировались ядра водорода и гелия в соотношении 3 к 1. Такие доли водорода и гелия, двух самых распространенных элементов во Вселенной, мы наблюдаем до сих пор.

Один из самых часто задаваемых вопросов — Ведь если был взрыв, должен быть и эпицентр. Но на самом деле это заблуждение, которое происходит из не совсем корректного термина «взрыв». Дело в том, что у нашей Вселенной нет центра (примерно как нельзя обозначить центр на поверхности сферы). Правильнее представлять, что Большой Взрыв произошел сразу везде, во всех точках Вселенной одновременно.

После того, как закончился первичный нуклеосинтез, и новые ядра атомов уже почти не формировались, Вселенная все еще оставалась горячей настолько, что вещество в ней находилось в состоянии плазмы. В ней электроны летали отдельно от ядер. И благодаря свободно летающим электронам в этот период Вселенная была непрозрачной для света. Фотоны постоянно сталкивались с электронами и не могли лететь прямо, как будто их закрыли в зеркальном лабиринте. Поэтому же, кстати, вы не можете их видеть сквозь лампу дневного света или сквозь наше Солнце. Они тоже состоят из плазмы, и поэтому непрозрачны.

Вселенная продолжала остывать, и спустя примерно 300 000 лет после Большого Взрыва температура опустилась достаточно, чтобы электроны могли присоединиться к ядрам атомов, и, как следствие, Вселенная стала прозрачной. Этот момент называется Фотоны, которыми было наполнено все вокруг, больше не видели препятствий в виде электронов и смогли лететь прямо. При чем сразу отовсюду и во все стороны.

Собственно, именно те фотоны, которые были «освобождены» в момент рекомбинации, мы видим и сегодня. Спустя более чем 13 миллиардов лет они долетают до нас в виде  — микроволнового космического фона, который мы регистрируем с помощью современных телескопов.

Обнаружение реликтового излучения — одно из главных подтверждений Теории Большого Взрыва

Важной его особенностью является однородность. Оно одинаковое независимо от того, в какую сторону мы посмотрим

Это также косвенно подтверждает, что у Вселенной нет некого выделенного направления. Куда бы мы не посмотрели, на больших масштабах Вселенная одинакова во всех направлениях.

Сегодня существует множество подтверждений Теории Большого Взрыва. Мы наблюдаем расширение Вселенной и видим, как формировались галактики и межгалактические структуры на разных этапах эволюции Вселенной, наблюдаем предсказанное соотношение гелия и водорода в последней. Все они сходятся с текущими представлениями о ранних этапах формирования Вселенной, которые и описывает ТБВ.

В самой теории есть неточности, которые нужно будет устранять дальнейшими более точными и подробными астрономическими наблюдениями и разработкой более совершенных физических моделей. Но то количество независимых перекрестных данных, которые уже есть на руках у современной космологии, позволяют нам с уверенностью говорить о том, что Большой Взрыв, ставший отправной точкой расширения Вселенной, действительно произошел, и все вокруг нас — это его прямые последствия.

Проблема горизонта – является ли ответом инфляционная модель?

Вопреки мнению о том, что микроволновое фоновое излучение является доказательством теории большого взрыва, его открытие стало неиссякаемым источником проблем для традиционной космологии традиционной космологии. И одной из трудностей является проблема горизонта. Никто не предполагает, что Вселенная, зародившаяся от большого взрыва, везде имела одинаковую температуру. Если взглянуть на Вселенную в одном направлении, например, прямо на восток, вы получите излучение из отдаленного региона (назовем его регион А), и астрономы утверждают, что он достиг Земли только сейчас, спустя 13 миллиардов лет, составляющих предполагаемый возраст Вселенной. Если же взглянуть в противоположном направлении, например, прямо на запад, вы увидите излучение, исходящее из другого места (назовем его регионом В). Мы увидим, что излучение из точек А и В имеет практически одну и ту же температуру. Однако это не должно быть так, поскольку у этих двух регионов еще не было времени, чтобы обменяться энергией и сравнять температуру.

Между этими двумя точками не мог установиться «термальный контакт», поскольку они находятся на расстоянии в 26 миллиардов световых лет друг от друга. Так почему же они все-таки имеют одинаковую температуру? Этот вопрос возникает всякий раз, независимо от направления, в котором мы посмотрим.

Примерно тридцать лет назад космологи попытались решить эту проблему с помощью инфляционной модели. Инфляция в космологии – это гипотетическое гипер-расширение (намного более интенсивное по сравнению со скоростью света), имевшее место в ранние периоды истории Вселенной. Это значит, что Вселенная до инфляции должна была иметь невероятно малые размеры, и вся Вселенная могла находится в термальном контакте сама с собой. Это могло бы объяснить, почему в ранней Вселенной установилась однородная температура.

Где находится «точка взрыва»?

Для большей наглядности закон Хаббла можно пояснить следующим образом.

Когда-то давно Вселенная образовалась в результате Большого Взрыва. В момент взрыва различные частицы материи (осколки) получили различные скорости. Те из них, которые получили большие скорости, к настоящему моменту успели улететь дальше, чем те, которые получили меньшие скорости.

Если провести расчет, то окажется, что зависимость расстояния от скорости — линейная. Кроме того, эта зависимость одна и та же для всех точек пространства, то есть по наблюдениям за разлетающимися осколками невозможно обнаружить «точку взрыва»: с «точки зрения» каждого осколка, именно он находится в центре.

Однако следует помнить, что расширение Вселенной невозможно описать с помощью классической механики. Для этого и была создана теория относительности.

Что происходит с энтропией

Помимо этого, важно понимать, что энтропия, или неупорядоченность, со временем могут лишь увеличиваться – тот же песчаный замок рано или поздно и без посторонней помощи снова распадется на множество песчинок. Более того, как указывает Кэрролл, наше наблюдение за временем напрямую взаимосвязано с уровнем энтропии с самого появления Вселенной

При этом саму энтропию можно рассматривать как некое времязависимое физическое свойство, обладающее только одним направлением хода – в будущее.

Итак, энтропия, согласно законам физики, может только возрастать, однако нынешний ее уровень во Вселенной очень низок. По мнению Кэрролла, это может означать лишь одно: ранняя Вселенная обладала еще меньшим ее уровнем, то есть Вселенная должна была быть еще более организованной и упорядоченной. А это, в свою очередь, может наталкивать на мысль о том, что же было с нашей Вселенной собственно до самого Большого взрыва.

Если даже отбросить в сторону энтропию, то перед нами останутся и другие не менее важные аспекты, которые необходимо каким-то образом подстроить под нашу нынешнюю Вселенную, в которой мы живем. Более того, в некоторых случаях низкий уровень энтропии кажется менее значимым, чем в других. Поэтому попытаемся рассмотреть три наиболее популярных предположения о том, что могло происходить со Вселенной до Большого взрыва.

Охлаждение Вселенной

После взрыва все должно было снизить температуру.

Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.

Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась. Примерно на 10-6 секунде кварки и глюоны начали образовывать барионы — протоны и нейтроны. Кварки стали преобладать над антикварками, что в свою очередь привело к преобладанию барионов над антибарионами.

Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только «жертвами» на этот раз стали электроны и позитроны. После массового уничтожения оставшиеся протоны, нейтроны и электроны прекратили свое беспорядочное движение, а энергетическая плотность Вселенной была заполнена фотонами и в меньшей степени нейтрино.

В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.

Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.

С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию и в настоящий момент его температура составляет 2,7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C), а энергетическая плотность 0,25 эВ (или 4,005×10-14 Дж/м³; 400–500 фотонов/см³). Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет, однако оценка его фактического распространения говорит примерно о 46 миллиардах световых годах от центра Вселенной.

Отправные периоды в формировании Вселенной

Эволюция Вселенной

Первый момент, воссоздание которого допускается физическими теориями, – это Планковская эпоха, формирование которой стало возможным спустя 10-43 секунд после Большого взрыва. Температура материи доходила до 10*32 К, а ее плотность равнялась 10*93 г/см3. В этот период гравитация обрела самостоятельность, отделившись от основополагающих взаимодействий. Непрекращающееся расширение и снижение температуры вызвали фазовый переход элементарных частиц.

Следующий период, характеризующийся показательным расширением Вселенной, наступил еще через 10-35 секунд. Его назвали «Космической инфляцией». Произошло скачкообразное расширение, во много раз превышающее обычное. Этот период дал ответ на вопрос, почему температура в различных точках Вселенной одинакова? После Большого взрыва вещество не сразу разлетелось по Вселенной, еще 10-35 секунд оно было довольно компактным и в нем установилось тепловое равновесие, не нарушенное при инфляционном расширении. Период дал базовый материал – кварк-глюонную плазму, использовавшуюся для формирования протонов и нейтронов. Этот процесс осуществился после дальнейшего уменьшения температуры, он именуется «бариогенезисом». Зарождение материи сопровождалось одновременным возникновением антиматерии. Два антагонистичных вещества аннигилировали, становясь излучением, но количество обычных частиц превалировало, что и позволило возникнуть Вселенной.

Космические эпохи

Очередной фазовый переход, произошедший после убывания температуры, привел к возникновению известных нам элементарных частиц. Пришедшая вслед за этим эпоха «нуклеосинтеза» ознаменовалась объединением протонов в легкие изотопы. Первые образованные ядра имели короткий срок существования, они распадались при неизбежных столкновениях с другими частицами. Более устойчивые элементы возникли уже после трех минут, прошедших после сотворения мира.

Следующей знаменательной вехой стало доминирование гравитации над другими имеющимися силами. Через 380 тыс. лет со времени Большого взрыва появился атом водорода. Увеличение влияния гравитации послужило окончанием начального периода формирования Вселенной и дало старт процессу возникновения первых звездных систем.

Даже спустя почти 14 млрд. лет в космосе все еще сохранилось реликтовое излучение. Его существование в комплексе с красным смещением приводится как аргумент в подтверждение состоятельности теории Большого взрыва.

Модель «Большого отскока»

Вот так все было. Или не было.

Согласно одной из гипотез, низкий уровень энтропии нашей Вселенной связан с тем, что ее появление само по себе стало результатом распада некоей «предыдущей» Вселенной. В этой гипотезе говорится, что наша Вселенная могла образоваться в результате стремительного сжатия («отскока»), управляемого сложными эффектами квантовой гравитации (сингулярностью), в свою очередь, породившими Большой взрыв. В свою очередь, это может говорить о том, что мы с одинаковым успехом можем жить как в любой точке бесконечной последовательности возникающих Вселенных, так и, наоборот, в «первой итерации» Вселенной.

Данную гипотетическую модель появления Вселенной еще иногда называют моделью «Большого отскока». Первое упоминание этого термина звучит еще в 60-х, однако в более-менее сформированную гипотезу эта модель превратилась лишь 80-х – начале 90-х годов.

Среди менее значимых спорных моментов, у модели «Большого отскока» есть и явные недостатки. Например, идея коллапса в сингулярность противоречит общей теории относительности Эйнштейна – правилам, согласно которым работает гравитация. Физики считают, что эффект сингулярности может существовать внутри черных дыр, однако известные нам физические законы не могут предоставить нам механизм, позволяющий объяснить, почему «другая Вселенная», достигнув сингулярности, должна породить Большой взрыв.

Однако это не единственный большой спорный момент. Дело в том, что модель «Большого отскока» подразумевает наличие прямолинейного хода времени со снижающейся энтропией, однако, как говорилось выше, энтропия со временем только увеличивается. Другими словами, согласно известным нам законам физики, появление отскакивающей Вселенной невозможно.

Дальнейшее развитие модели привело к появлению гипотезы о том, что время во Вселенной может являться циклическим. Но при этом модель до сих пор не в состоянии объяснить, каким образом идущее в настоящее время расширение Вселенной сменится её сжатием. И все же это необязательно означает, что модель «Большого отскока» совершенно ошибочна. Вполне возможно, что наши нынешние теории о ней просто несовершенны и не до конца продуманы. В конце концов, физические законы, которые мы сейчас имеем, были выведены с учетом лимита, согласно которому мы способны наблюдать за Вселенной.