24 522 subscribers

Теория Большого взрыва

648 full reads
1k story viewsUnique page visitors
648 read the story to the endThat's 63% of the total page views
5 minutes — average reading time
Теория Большого взрыва

История возникновения

В начале ХХ века (в 1916 г.) Альберт Эйнштейн опубликовал Общую Теорию Относительности (ОТО), в которой появились первые идеи данной концепции. Он описал, что пространство и время неразрывно связаны между собой и являются формами существования единой субстанции – материи. ОТО основана на сенсационном предположении о том, что гравитационная сила не может появиться в статичном пространстве, пространство-время искривлено помещёнными в него массой и энергией (ведь именно из-за сил гравитации звезды и планеты имеют шарообразную форму). Так же по ОТО во Вселенной должны происходить одновременно два процесса – сжатие и расширение. Но в то время большинство ученых придерживались мнения о статичности Вселенной, и на эти идеи отреагировали неоднозначно. Чтобы согласиться с мнением большинства, в следующем, 1917 году Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, чтобы уравнения допускали пространственно однородное статическое решение, однако позднее назвал её своей самой большой ошибкой (да-да! Гении тоже могут ошибаться!).

Теория Большого взрыва

В 1922 году советский физик А. Фридман на основе уравнений Эйнштейна понял, что вся Вселенная возникла из плотно сжатой точки, и , поскольку во Вселенной постоянно происходят процессы взрывного характера (например, взрывы сверхновых), то учёный предположил, что в рождении Вселенной так же лежит взрывной процесс.

А. Фридман
А. Фридман
А. Фридман

Позднее, в 1929 г., Э. Хаббл обнаружил, что галактики постоянно удаляются друг от друга, или, как принято говорить, «разбегаются». Данное открытие подтвердило мысль о расширяющейся Вселенной.

Эдвин Хаббл
Эдвин Хаббл
Эдвин Хаббл

Следующий важнейший шаг в этой теории – выход работы Г. А. Гамова в 1948 году о «Горячей Вселенной», которая была построена на теориях Фридмана. Гамов писал, что первичное вещество во Вселенной было не только очень плотным, но и очень горячим. Именно высокие температуры и плотность способствовали возникновению ядерных реакций, в результате чего синтезировались легкие химические элементы, послужившие строительным материалом для звёзд и галактик. На основе этого Гамов предсказал наличие космического фона излучения, которое с того момента не могло исчезнуть – его температура упала почти до абсолютного нуля. В 1964 году теория Гамова была полностью подтверждена американскими радиоастрономами Р. Вилсоном и А. Пензиасом, которым удалось открыть космический фон излучения и измерить его температуру. Теперь это излучение называется реликтовым.

Г. А. Гамов
Г. А. Гамов
Г. А. Гамов

В 2000-х годах спутники подтвердили теорию расширения Вселенной, а в настоящее время реликтовое излучение измеряется с более высокой точностью.

От сингулярности до наших дней (этапы развития)

1. Как уже было сказано выше, в начале всего существовала космологическая сингулярность – состояние, при котором всё вещество было сжато до колоссальных значений плотности и температуры, а кривизна пространства-времени стремится к бесконечности. В данном состоянии не может работать ни один из известных законов физики. Размер самой сингулярности сопоставим с размером атомного ядра. Только представьте, как в такую точку можно уместить всё космическое вещество!

2. Далее, по неизвестным нам причинам, началась планковская эпоха – произошло что – то, что заставило вещество стремительно расширяться и постепенно охлаждаться. Момент Большого взрыва считается рождением всего сущего («день рождения» Вселенной произошёл примерно 13,7 млрд лет назад). При высоких температурах на начальном этапе начали действовать реакции ядерного синтеза – так стали возникать первые частицы.

3. В Эпоху великого объединения возникли силы гравитации, способные объединять разрозненное вещество.

4. Эпоха инфляции – Вселенная начала стремительно расширяться, но вот вопрос: куда?..

5. Бариогенезис – объединение кварков и глюонов в барионы, а так же образование материи и антиматерии. Появляются четыре фундаментальных физических взаимодействия (сильное, слабое, гравитационное и электро – магнитное). После падения температуры и периода фазового перехода гравитация становится доминирующей силой.

6. Тёмные века – Вселенная была заполнена водородно – гелиевой массой; материя стала прозрачной для излучения, распространяющееся свободно и дошедшее до нас в виде реликтового излучения.

7. Рождение первых звёзд – сжатие облаков водорода и гелия под воздействием гравитации привело к возникновению термоядерных реакций. Появившиеся первые звезды объединялись в другие гравитационные системы – галактики.

8. Эра вещества – формирование планетарных систем.

Можно сказать, что сейчас Вселенная находится в «самом расцвете сил»: появляются новые планетарные системы, рождаются и умирают звезды, после гибели которых во Вселенную выбрасывается строительное вещество для других объектов. Именно в наше время во Вселенной созданы все условия для возникновения жизни.

Теория Большого взрыва

Каким будет конец света?

Все мы с вами знаем, что ничто не может существовать вечно, и что даже нашей Вселенной тоже может когда – то прийти конец. Не факт, что мы это увидим, но всё же рассмотрим, что нас может ожидать:

Версия 1: Судьба Вселенной зависит от средней плотности вещества в ней. Если плотность не превзойдёт критическое значение, то Вселенная так и будет расширяться вечно «в никуда», постепенно остывая со временем. Галактики будут разлетаться по разным углам всё дальше и дальше, а добраться до своих приятелей из соседних гравитационных систем будет всё сложнее. Постепенно звезды остынут, а Вселенная «погаснет».

Теория Большого взрыва

Версия 2: Если плотность будет больше критической, то всё вернётся на круги своя, процесс расширения когда-нибудь остановится, и начнётся обратная фаза сжатия, а нас с вами снова «запихают» в сингулярность. Но мы пока держимся, ибо, уповая на современные наблюдения, средняя плотность сейчас равна критической.

Версия 3: Большая часть материи вращается вокруг чёрных дыр. Есть мнение, что рано или поздно чёрные дыры «съедят» всю материю, и мы снова останемся в кромешной темноте, если сами не будем «съедены». Но я полагаюсь на излучение Хокинга. С точки зрения квантовой механики пространство наполнено виртуальными частицами. Они постоянно материализуются, сталкиваются, отталкиваются и аннигилируют. Вблизи черной дыры одна из пары частиц может упасть в неё, и тогда у второй не останется пары для аннигиляции (уничтожение частицы и античастицы в процессе столкновения), - таким образом, вторая частица имеет шанс спастись бегством! Именно эти «сбежавшие» частицы и образуют радиацию, которую излучает черная дыра. Из этого Хокинг заключает, что черные дыры из-за такого излучения в конце концов испаряются и исчезают, выбрасывая всё «съеденное» вещество обратно в космос.

Версия 4: Полная остановка времени. Если оно остановится внезапно, то мы просто замрем на месте, но понравится ли нам такой вариант бессмертия – вечно застыть в одном положении?..

Версия 5: Если мы живем в мультивселенной, и наша Вселенная столкнется с какой-нибудь другой… Что из этого следует? Рождение новой Вселенной или их полное взаимоуничтожение, как в случае с частицами?

Возможно, Вы сможете предположить и другие версии о конце света и станете писателем – фантастом!

В заключении статьи хочется сказать, что не всех учёных устраивает такая мысль, ведь невозможно ничего доказать и, тем более, - выяснить, где вообще находилась эта сингулярность, среди чего, и что послужило причиной Большого взрыва, да и куда расширяется сама Вселенная? Однако теория Большого взрыва очень нравится креационистам, ведь кто же, как не Бог, запустил Вселенную?!