Большой взрыв это теория или факт
Обновлено: 07.07.2024
Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад в виде раскаленного сгустка сверхплотной материи, и с тех пор она расширяется и остывает.
Астрономы употребляют термин «Большой взрыв» в двух взаимосвязанных значениях. С одной стороны этим термином называют само событие, ознаменовавшее зарождение Вселенной около 15 миллиардов лет назад; с другой — весь сценарий ее развития с последующим расширением и остыванием.
Концепция Большого взрыва появилась с открытием в 1920-е годы закона Хаббла. Этот закон описывает простой формулой результаты наблюдений, согласно которым видимая Вселенная расширяется и галактики удаляются друг от друга. Нетрудно, следовательно, мысленно «прокрутить пленку назад» и представить, что в исходный момент, миллиарды лет назад, Вселенная пребывала в сверхплотном состоянии. Такая картина динамики развития Вселенной подтверждается двумя важными фактами.
Космический микроволновой фон
В 1964 году американские физики Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили, что Вселенная наполнена электромагнитным излучением в микроволновом диапазоне частот. Последовавшие измерения показали, что это характерное классическое излучение черного тела, свойственное объектам с температурой около −270°С (3 К), т. е. всего на три градуса выше абсолютного нуля.
Простая аналогия поможет вам интерпретировать этот результат. Представьте, что вы сидите у камина и смотрите на угли. Пока огонь горит ярко, угли кажутся желтыми. По мере затухания пламени угли тускнеют до оранжевого цвета, затем до темно-красного. Когда огнь почти затух, угли перестают испускать видимое излучение, однако, поднеся к ним руку, вы почувствуете жар, что означает, что угли продолжают излучать энергию, но уже в инфракрасном диапазоне частот. Чем холоднее объект, тем ниже излучаемые им частоты и больше длина волн (см. Закон Стефана—Больцмана). По сути, Пензиас и Уилсон определили температуру «космических углей» Вселенной после того, как она остывала на протяжении 15 миллиардов лет: ее фоновое излучение оказалось в диапазоне микроволновых радиочастот.
Исторически это открытие и предопределило выбор в пользу космологической теории Большого взрыва. Другие модели Вселенной (например, теория стационарной Вселенной) позволяют объяснить факт расширения Вселенной, но не наличие космического микроволнового фона.
Изобилие легких элементов
Ранняя Вселенная была очень горячей. Даже если протоны и нейтроны при столкновении объединялись и формировали более тяжелые ядра, время их существования было ничтожным, потому что уже при следующем столкновении с еще одной тяжелой и быстрой частицей ядро снова распадалось на элементарные компоненты. Выходит, что с момента Большого взрыва должно было пройти около трех минут, прежде чем Вселенная остыла настолько, чтобы энергия соударений несколько смягчилась и элементарные частицы начали образовывать устойчивые ядра. В истории ранней Вселенной это ознаменовало открытие окна возможностей для образования ядер легких элементов. Все ядра, образовывавшиеся в первые три минуты, неизбежно распадались; в дальнейшем начали появляться устойчивые ядра.
Однако это первичное образование ядер (так называемый нуклеосинтез) на ранней стадии расширения Вселенной продолжался очень недолго. Вскоре после первых трех минут частицы разлетелись так далеко друг от друга, что столкновения между ними стали крайне редкими, и это ознаменовало закрытие окна синтеза ядер. В этот краткий период первичного нуклеосинтеза в результате соударений протонов и нейтронов образовались дейтерий (тяжелый изотоп водорода с одним протоном и одним нейтроном в ядре), гелий-3 (два протона и нейтрон), гелий-4 (два протона и два нейтрона) и, в незначительном количестве, литий-7 (три протона и четыре нейтрона). Все более тяжелые элементы образуются позже — при формировании звезд (см. Эволюция звезд).
Теория Большого взрыва позволяет определить температуру ранней Вселенной и частоту соударений частиц в ней. Как следствие, мы можем рассчитать соотношение числа различных ядер легких элементов на первичной стадии развития Вселенной. Сравнив эти прогнозы с реально наблюдаемым соотношением легких элементов (с поправкой на их образование в звездах), мы обнаруживаем впечатляющее соответствие между теорией и наблюдениями. По моему мнению, это лучшее подтверждение гипотезы Большого взрыва.
Помимо двух приведенных выше доказательств (микроволновой фон и соотношение легких элементов) недавние работы (см. Инфляционная стадия расширения Вселенной) показали, что сплав космологии Большого взрыва и современной теории элементарных частиц разрешает многие кардинальные вопросы устройства Вселенной. Конечно, проблемы остаются: мы не можем объяснить саму первопричину возникновения Вселенной; не ясно нам и то, действовали ли в момент ее зарождения нынешние физические законы. Но убедительных аргументов в пользу теории Большого взрыва на сегодняшний день накоплено более чем достаточно.
Arno Allan Penzias, р. 1933
Robert Woodrow Wilson, р. 1936
Арно Аллан Пензиас (на фото справа) и Роберт Вудро Уилсон (на фото слева) — американские физики, открывшие реликтовое электромагнитное излучение.
Пензиас родился в Мюнхене, эмигрировал в США вместе с родителями в 1940 году. Уилсон родился в Хьюстоне (США). Оба приступили к работе в лабораториях Bell в Холмдейле, штат Нью-Джерси в начале 1960-х годов. В 1963 году перед ними была поставлена задача выяснить природу шумов в радиодиапазоне, создающих помехи для радиосвязи. Отметя целый ряд вероятных причин (вплоть до загрязнения антенн голубиным пометом), они пришли к выводу, что источник стабильного фонового шума находится за пределами нашей Галактики. Иными словами, это был космический радиационный фон, предсказанный астрофизиками-теоретиками, включая Роберта Дика (Robert Dick), Джима Пиблза (Jim Peebles) и Георгия Гамова (George Gamov). За свое открытие Пензиас и Уилсон были удостоены в 1978 году Нобелевской премии по физике.
Барсик 21.04.2005 21:09 Ответить Щас мы остываем и расширяемся.Если у кого еще есть сомнения,обоснуйте! galin Барсик 02.06.2005 13:28 Ответить У меня есть сомнение. Основа теории большого взрыва - красное смещение и якобы соответствущий этому эффект допплера. По моему мнению красное смещение это результат того, что свет проходя расстояние в миллионы и миллиарды световых лет тратит энергию на преодоление этого расстояния. А брать энергию на преодоление расстояния частицы света могут только из самой себя в общем случае то есть смещая свое излучение в более низкочастотную область. Плохо конечно что в земных условиях нельзя провести опыты пуская луч света по кругу на длительный срок в абсолютно стерильных условиях как в космосе, а то бы может выяснилось теряет ли свет свою энергию на предоление расстояния или нет. algen galin 24.11.2005 21:29 Ответить То, что вы описываете называется теорией старения света. Ее довольно живо обсуждали лет 30 назад, но, как выяснилось, она все-таки противоречит наблюдениям. Так что на сегодня это уже история. 131s algen 28.12.2006 14:06 Ответить maduser 131s 27.10.2008 12:23 Ответить предложенную по ссылке теорию можно считать несостоятельной. теория "большого взрыва" получает всё больше и больше подтверждений с каждым годом. и опять же, практические наблюдения совпадают с предположениями в этой теории. Костя Барсик 14.04.2006 14:53 Ответить Мы еще расширяемся и остываем. Только расширяемся очень медленно. А через миллиарды лет. Когда гравитация достигнет придела. Вселенная начнет обратный процесс сжатия. К сожалению чем он закончиться мы уже не узнаем Алексей Степанов Костя 17.07.2007 17:44 Ответить Ну уж, дудки. Когда звук музыки проходит через стену, то происходит фильтрация частот: низкочастотные колебания затухают в меньшей степени. А вот если прослушать звук монохромный, то частота его не меняется, я проверил, сгенерировав такой звук с помощью компьютера. Ростовцев Сергей Барсик 11.05.2006 23:37 Ответить Yagor Ростовцев Сергей 12.12.2009 21:28 Ответить maratimus Барсик 15.07.2008 15:32 ОтветитьСомнений нет, а как это могло быть иначе, этот факт, открытый современными физиками только в ХХ веке, был засвидетельствован в Коране четырнадцать веков назад:
"Он [Аллах] - Установитель небес и земли" (сура аль-Анам: 101).
Теория Большого взрыва показала, что вначале все предметы во Вселенной были едины, а потом были разделены. Этот факт, установленный теорией Большого взрыва, опять-таки был описан четырнадцать столетий назад в Коране, когда у людей было весьма ограниченное представление о Вселенной:
"Разве не видели те, которые не веровали, что небеса и земля были соединены, а Мы разделили их. " (сура Пророки, 30)
Имеется в виду, что вся материя была сотворена посредством Большого взрыва из одной точки, и, будучи разделенной, образовала известную нам Вселенную. Расширение Вселенной - одно из самых важных свидетельств того, что Вселенная создавалась из ничего. Хотя этот факт был обнаружен наукой только в ХХ веке, Аллах сообщил нам о реальности этого в Коране, посланном людям тысячу четыреста лет назад:
"Это Мы установили Вселенную (Нашей творческой) силой, и поистине, это Мы постоянно расширяем ее" (сура Рассеивающие, 47).
Большой взрыв - явное указание на то, что Вселенная была сотворена из ничего, сотворена Творцом, сотворена Аллахом.
SoKoBaN maratimus 18.11.2011 11:07 Ответить evolucionism2021 maratimus 27.03.2021 00:14 Ответить Только вот Хокинг почему-то ни в какого Аллаха Яхвича Ахурамаздина не верил. MudPig Барсик 15.05.2012 12:48 Ответить А никакого расширения Вселенной нет, она практически статична, и даже наоборот галактики сближаются, иначе не было бы столько столкнувшихся галактик.К сожалению, Хаббл допустил преждевременный вывод по поводу разбегания галактик. Нет никакого разбегания, красное смещение говорит не об удалении объектов, а об изменении их свойств за то время пока свет от них доходит к нам через такие огромные расстояния. Т.е. реальную картину мы не видим в силу конечности скорости света.
Лично я считаю, что Вселенная бесконечна и вечна. evolucionism2021 MudPig 28.03.2021 11:36 Ответить Барсик 06.06.2005 00:06 Ответить С чего вы решили, что свет тратит какую-то энергию? (и не только свет) что он преодолевает? Он летит так же по прямой, как все во вселенной, по большому счету, всё не отрывается ( как мы пытаемся оторваться от земли), а будучи однажды выброшенным в пространство, падает в никуда.(Я приверженец теории, что вселенная раздувается, а не расширяется, а это значит, скорее всего, что возможно, есть другие силы, заставляющие всё лететь без затрат - вспомните вторую серию детей шпионов, когда им надоело уже лететь, и они даже отдыхали при этом. Я утрирую, но имею ввиду нечто подобное). ХОтя раньше я тоже считала, что всё, что-то куда-то летит, что-то преодолевает, значит, теряет энергию, но жизненный опыт показал, что теряя, мы порой приобретаем гораздо больше. Может, это и есть парадокс в физике? Наращивая энтропию, мы ее упорядочиваем, и снова наращиваем, но на другом уровне?!
PS.Желательно в ответах на мыло давать ссылку на эту страницу, я давно не была тут, и с трудом нашла куда отвечать! 131s Барсик 26.12.2006 11:50 Ответить Margarita 131s 11.08.2017 08:48 Ответить Дорогая Барсик! Свет движется не в пустоте, а в физическом вакууме, который является одним из состояний материи. Похоже, что фотоны теряют энергию и "краснеют" именно из-за взаимодействия с физическим вакуумом. Я присоединяюсь к мнению MudPig. Могу только добавить, что во Вселенной происходит старение галактик, поглощение их "чёрными дырами" (их в последние годы обнаружили во многих галактиках) и последующими взрывами этих дыр из-за накопленной в них энергии. После взрыва всё повторяется: холодное облако первичного водорода, его сжатие силами гравитации, разогрев и формирование звёзд и новой галактики. Наличие микроволнового излучения не противоречит такой картине. Так что взрывы, по-моему, есть, но локальные, а не один Большой взрыв. Plumbax 23.11.2005 00:45 Ответить А мне вот непонятно одно. Надеюсь на чьё-нибудь разъяснение.
Утверждается, что судьба Вселенной зависит от плотности межзвёздного газа. Если газ будет достаточно плотен, то звёзды и галактики рано или поздно прекратят своё взаимоудаление и начнут сближаться.
Но ведь газ - тоже часть Вселенной.
Он возник в пламени Большого Взрыва, как и всё сущее.
Каким образом звёзды могут испытывать трение при прохождении сквозь газ, который движется в том же направлении и с той же скоростью, что и они сами?
Получается, что Вселенная в любом случае обречена на вечное расширение?
Если в этот процесс не вмешается некий непредсказуемый фактор - например, человек? algen Plumbax 24.11.2005 21:00 Ответить
Судьба Вселенной зависит от средней плотности вещества, а не просто от плотности межгалактического газа. Эта плотность складывается из массы звезд, газа и других объектов.
Насчет движения звезд относительно газа и трения не совсем понятен вопрос. Где тут, по-вашему, связь с судьбой Вселенной?
По последним астрономическим данным похоже на то, что Вселенная действительно будет расширяться вечно, причем в настоящее время она расширяется ускоренно. Но это уже вопреки, а не благодаря содержащемуся в ней веществу.
Предсказать результат воздействия непредсказуемого фактора, как вы сами понимаете, невозможно. На то он и непредсказуемый. В настоящее время нет никаких разумных гипотез, как бы человек мог повлиять на космологические процессы. Ну, а фантазировать никто не запрещает.
Костя algen 14.04.2006 15:02 Ответить Ты глубоко ошибаешься вселенная не будет расширяться вечно. Когда нибудь ЧЕ ТО ТАМ СЛУЧИТЬСЯ С ГРАВИТАЦИЕЙ и будет так называемое "БОЛЬШОЕ СЖАТИЕ" все обратно слетится в точку большого взрыва. Но опять же и твое и мое только гипотезы SoKoBaN Костя 18.11.2011 11:12 Ответить Костик, ради бога, не "тыкайте" незнакомым людям, тем более если вам нечего сказать. И, я очень прошу, повторите правило "-тся, -ться", невозможно вас читать. Спасибо. Silnoy SoKoBaN 16.07.2015 13:04 Ответить Вселенная возникла в результате возмущения Сознания(или информации) evolucionism2021 Plumbax 27.03.2021 00:16 Ответить vekkio 29.11.2005 00:22 Ответить socratus-0 25.01.2006 16:36 ОтветитьСтруктура Вакуума. Моя крестьянская логика: 1+1=2.
Много лет тому назад, (20 миллиардов лет) вся материя
( все элементарные частицы и все кварки и их подруги античастицы и антикварки,
все виды волн: электромагнитные, гравитационные, мюонные,: глионные и т.д.
- все было собрано в 'сингулярную точку'.
Что тогда окружало сингулярную точку?
ПУСТОТА - НИЧТО.
Согласен. Но почему об этом говорят общими фразами, не уточняя,
Не конкретно. Меня удивляет, почему это ПУСТОТУ - НИЧТО.
никто не записывает физической формулой?
Ведь каждому школьнику известно, что ПУСТОТА - НИЧТО.
записывается формулой Т=0К.
* * *
И, однажды, произошёл большой взрыв.
В каком пространстве произошёл этот взрыв?
В каком пространстве распространялась материя большого взрыва?
Не в T=OK? Ясно, что только в ПУСТОТЕ - НИЧТО T=OK.
* * *
Большой взрыв это термин, который описывает происхождение Вселенной. Короче говоря, теория Большого взрыва предполагает, что это событие привело к созданию всего, что состоит из физического космоса - пространства, времени и элементарных частиц. Последние стали строительными блоками для более сложных форм - звезд, планет и живых существ на Земле и, возможно, где-то еще во Вселенной. Большой взрыв произошел около 13,8 миллиарда лет назад.
Неизвестно, чем был Космос до Большого взрыва. Расширение Вселенной приводит к выводу, что в самом начале ее существования вся материя в ней была сосредоточена в одной точке, называемой сингулярностью. По законам физики эта точка должна быть бесконечно большой и горячей.
Однако следует помнить, что это не подтвержденная, хотя и вероятная концепция, объясняющая происхождение мира. Теория Большого взрыва, смоделировавшая изначальную сингулярность, ставит перед астрономами проблему, которая, согласно нынешнему уровню знаний, не может быть решена. Это нарушение всех законов физики. Однако благодаря теории расширения можно проследить первые моменты после Большого взрыва.
Первый период в истории Вселенной называется эпохой Планка . Он длился несколько секунд. Первоначальная основа стала расширяться. Именно тогда были созданы время и пространство. Не исключено, что в эту эпоху начались другие процессы, которые легли в основу существующего сегодня космоса. Сегодня, однако, нет никакой теории, которая позволила бы нам узнать об этих процессах.
Другая эра началась через 10 секунд после Большого взрыва. Она называется инфляционной эрой , то есть началом экспансии. За период Вселенная выросла в много раз. Тогда космос был горячей смесью всех элементарных частиц.
Расширение Космоса способствовало его охлаждению. Это позволило через некоторое время после Большого взрыва объединить элементарные частицы в более сложные структуры, такие как протоны и нейтроны. На последующих этапах истории космоса был установлен его химический состав, образовалось излучение, а затем звезды, планеты и галактики.
Доказательства, подтверждающие теорию большого взрыва
До того, как родилась концепция Большого взрыва, космос обычно считался вечным и неизменным. Первым шагом в развитии теории Большого взрыва стало открытие, сделанное в 1912 году Весто Слайфером .
Этот американский астроном заметил, что спиральные туманности, которые он изучал, имеют красное смещение, что означает, что они отдаляются от Земли. Дальнейшие исследования показали, что эти туманности не находятся в Млечном Пути, а представляют собой отдельные галактики. Однако исследования подтвердили, что туманности удаляются от нашей планеты и, таким образом, космос расширяется.
Сам Весто Слайфер не выдвигал никаких гипотез о происхождении Вселенной. Сделал это Жорж Леметр в 1927 году. Он заявил, что, поскольку Космос расширялся, он должен был быть единственной точкой в начале своего существования, «изначальным атомом».
В последующие десятилетия Эдвин Хаббл подтвердил расширение Вселенной. Он также сформулировал закон (позже названный его именем), согласно которому красное смещение галактик прямо пропорционально их расстоянию от Земли.
Вторым свидетельством стало открытие микроволнового фонового излучения. Первая возможность его существования была предложена в 1948 году Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Херманом. Однако у них не было доказательств его существования.
Его случайно обнаружили Арно Аллан Пензиас и Роберт Вудро Вильсон , работающие в Bell Telephone Laboratories в Нью-Джерси (США). В 1965 году во время ремонта антенны были зафиксированы волны, идущие со всех сторон. Эти волны приходили все время с одинаковой интенсивностью. Изначально входящий звук считался выходом из строя антенны. Несмотря на последующий ремонт, антенна продолжала принимать этот загадочный сигнал.
Об открытии узнали ученые из Принстонского университета - Робер Х. Дике, Джим Пиблз и Дэвид Уилкинсон. Они собирались сделать то, что случайно сделали Пензиас и Уилсон. Исследователи описали это явление в двух статьях, опубликованных в 1965 году в Astrophysical Journal . Пензиас и Уилсон представили результаты своих наблюдений. Так Дике, Пиблз и Уилкинсон объяснили, какое открытие сделали ученые Bell Telephone Laboratories.
Так что же такое микроволновое фоновое излучение? Это тип электромагнитного излучения, образовавшийся примерно через 380тысяч лет после Большого взрыва. В предшествующую этому времени эру, известную как эра последнего рассеяния , экстремальные температуры все еще препятствовали слиянию электронов с атомными ядрами. Фотоны высоких энергий рассеивались от свободно циркулирующих электронов.
Наблюдаемая Вселенная в логарифмическом масштабе в представлении художника Наблюдаемая Вселенная в логарифмическом масштабе в представлении художникаВ эпоху рекомбинации расширяющийся космос охладился достаточно, чтобы позволить протонам и нейтронам захватывать электроны, что приводило к образованию атомов. В результате этого процесса фотоны перестали взаимодействовать с электронами. Материя отделилась от излучения, которое представляет собой микроволновое фоновое излучение.
Что было до Большого взрыва?
Большой взрыв означает создание Вселенной и, следовательно, всего, что из нее состоит. Другими словами, раньше не было ничего, кроме сингулярности - ни времени, ни пространства, ни материи.
Теория Большого взрыва выходит за рамки человеческого понимания реальности. Вопрос «что было раньше?» и «сколько времени это было?» не имеет никакого логического оправдания. Слово «было» относится к понятию времени, которое еще не существовало. Также невозможно определить, где был старт Вселенной и какого размера она была. Размер и местоположение - это понятия, относящиеся к существованию пространства, которого также не существовало до Большого взрыва.
Однако есть альтернативные теории. Они отвечают на вопрос «что было до Большого взрыва?».
Начало всего - альтернативные теории
Модифицированная теория большого взрыва - это работа физика Кембриджского университета, лауреата Нобелевской премии Роберта Пенроуза . По его словам, существование вселенных циклично. В каждой последующей вселенной количество материи ограничено. Спустя сотни миллиардов лет последние звезды сгорают, не оставляя строительных блоков для новых небесных тел. Остаются только черные дыры. Однако они тоже не вечны и со временем исчезают.
Таким образом, материя перестает существовать в данной вселенной. Когда ее нет, остается только радиация. Она движется со скоростью света, а это значит, что для нее не существует времени. Так что ее тоже нет. Однако из излучения возникает первичная частица, которая по неизвестным науке причинам создает новую вселенную.
Приведенные ранее доказательства Большого взрыва не принимаются частью научного сообщества. Профессор Чанди Прескод-Вайнштейн из Университета Нью-Гэмпшира сказала, что у космоса нет отправной точки. По ее замыслу, это постоянно расширяющееся пространство.
Также не следует забывать о древнейшей концепции - креационизме. Хотя в каждой религии происхождение Вселенной объясняется по-разному, общим знаменателем креационизма является творческий акт, совершаемый Абсолютом, высшим существом, наделенным разумом.
С самого начала своей истории человечество задавалось вопросом, как был создан космос. Столетия научного развития позволили сформулировать теорию Большого взрыва, которая рационально объясняет концепцию творения. Однако многие вопросы остаются без ответа. Узнаем ли мы когда-нибудь, что происходило до Большого взрыва и когда наступит конец Вселенной? Ответы на эти фундаментальные вопросы, несомненно, были бы одним из величайших достижений человеческой цивилизации.
Существует множество сценариев того, как зародилась Вселенная. Но наиболее популярной и общепринятой является теория Большого взрыва. Согласно ей, 14 миллиардов лет назад сгусток материи, имеющий невообразимую плотность и температуру, внезапно взорвался. Начался процесс инфляции - интенсивного расширения Вселенной. Силы гравитации образовывали новые туманности, галактики и чёрные дыры. Наше Солнце относится к более поздним объектам - оно образовалось спустя 10 миллиардов лет после Большого Взрыва.
"Carina Nebula" by Steve Black is licensed under CC BY-SA 2.0 "Carina Nebula" by Steve Black is licensed under CC BY-SA 2.0У сторонников этой теории есть веские доказательства. Существует такое понятие - красное смещение. Это сдвиг спектральных линий из синей стороны в красную (увеличение длины волны). Любой объект во Вселенной излучает электромагнитные волны. Удивительно, но к нам они доходят с красным смещением, то есть с уменьшением частоты. Астрофизики связывают это явление с удалением объекта от Земли. Поскольку Вселенная непрерывно расширяется, то относительно объекта мы удаляемся. Поэтому длина волны и увеличивается.
Кроме этого, радиотелескопы беспрерывно принимают фоновое излучение. Этот микроволновый диапазон был назван реликтовым излучением. Считается, что это остаточное изучение после Большого Взрыва. Оно одинаково сильное в любой точке Вселенной и имеет температуру -271°C. Удивительно, но "абсолютный ноль" составляет -273°C. При этой отметке все колебательные движения молекул полностью прекращаются. Согласно теории Большого Взрыва, абсолютный ноль - минимально возможная температура во Вселенной. По свойствам реликтового излучения учёные пытаются восстановить картину зарождения Вселенной.
A mysterious ring of microwaves by ESA and the Planck Collaboration A mysterious ring of microwaves by ESA and the Planck CollaborationНо кроме основных доказательств Большого Взрыва (красного смещения и реликтового излучения) есть ещё и противоречия.
Согласно общепринятому сценарию, через несколько секунд после Взрыва материя начала распространяться с огромной скоростью, образуя гигантские скопления газа и космической пыли. Но откуда взялась такая чудовищная сила гравитации, способная сконцентрировать такую массу материи в одной точке? Пока что этому нет объяснения.
"Невозможно получить что-то из ничего" - твердят противники теории. Пока учёные не смогут доказать, что привело к Большому взрыву и что было до него, теория не может считаться истиной. Ежегодно появляются новые опровержения теории Большого Взрыва. Астрономы постоянно находят объекты, противоречащие этой теории.
Также существует мнение, что сегодняшняя Вселенная - всего лишь один из циклов её жизни. То есть происходит Большой Взрыв, далее начинается активное расширение, а через определённое количество времени достигается "точка невозврата", когда плотность опускается ниже определённой отметки. Тогда начинается обратный процесс - сжатие. Оно происходит быстрее, чем расширение. Галактики сжимаются в сверхскопления, затем плотность настолько возрастает, что звёзды начинают сталкиваться друг с другом. В результате образуется невообразимое количество газа, который распадается на атомы при адской температуре. Все существующие чёрные дыры сжимаются в одну сверхмассивную дыру, поглощающую всю материю. Когда эта чёрная дыра сжимается до предельной плотности, снова происходит Взрыв с последующим расширением. Неизвестно, сколько раз до этого был этот самый Взрыв. Такая гипотеза называется "Большой отскок".
Быть может, в будущем человек сможет понять при каких обстоятельствах появилась Вселенная и существует ли она вообще, в том виде, в котором мы её себе представляем? Вдруг наш мир всего лишь симуляция.
Как произошел Большой взрыв, и что было вокруг него? Два физика разбирают самые распространенные заблуждения об этой теории
Вся вселенная была сведена в бесконечно малую точку, которая затем взорвалась, и вещество устремилось в пространство.
В этом утверждении неверно все, говорят астрофизики.
«Теорию Большого взрыва представлять себе надо совсем не так», — рассказывает профессор Торстен Брингманн (Torsten Bringmann). Он занимается космологией и физикой астрочастиц в Университете Осло.
Профессор и физик-теоретик Аре Раклев (Are Raklev) из Университета Осло замечает, что многие описания создают неправильное представление о теории Большого взрыва.
Раклев и Брингманн разбирают для нас самые распространенные заблуждения.
Плотнее и горячее
Во-первых, что на самом деле имеется в виду под Большим взрывом?
«Теория Большого взрыва заключается в том, что вселенная около 14 миллиардов лет назад была в намного более горячем и плотном состоянии, и она расширялась. Вот и все, не более того», — объясняет Раклев.
Космос все время расширялся и становился холоднее.
Основываясь на этой теории, ученые получили хорошее представление об истории вселенной: например, о том, когда появились элементарные частицы и когда образовались атомы, звезды и галактики.
Мы хорошо знаем, что случилось с вселенной в возрасте примерно 10 -32 секунды. Это значит 0,0000000000000000000000000000000001 секунды, согласно статье астрофизика Йостейна Рисера Кристиансена (Jostein Riiser Kristiansen).
Перейдем к мифам.
1. «Это был взрыв»
Само словосочетание «Большой взрыв» звучит так, словно что-то сдетонировало, говорит Аре Раклев. Но это не слишком удачное описание произошедшего. Почему? Скоро узнаете.
В начале 1920-х годов математик Александр Фридманн (Aleksander Friedmann) обнаружил, что общая теория относительности Эйнштейна предполагает расширение вселенной. К такому же выводу пришел бельгийский священник Жорж Леметр (Georges Lemaître).
Вскоре Эдвин Хаббл (Edwin Hubble) продемонстрировал, что галактики действительно удаляются друг от друга.
Галактики удаляются от нас. Свет от них подвержен красному смещению — то есть его волны стали длиннее и передвинулись к красной стороне спектра. Мало того, галактики все быстрее исчезают из нашего поля зрения.
Однажды почти все галактики, которые мы видим сегодня в телескопы, исчезнут с нашего неба. В конце концов звезды погаснут, и наблюдателю останется вечно темное и пустынное небо.
К счастью, до этого еще очень и очень далеко.
Эту историю можно отмотать и в обратную сторону. Сейчас галактики расходятся, но когда-то они были гораздо ближе друг к другу.
«Если взять наблюдаемую вселенную и перемотать историю назад, все уместится на очень маленькой площади», — говорит Раклев.
Вот мы и подошли к моменту Большого взрыва. Так что же произошло?
Легче всего представить, будто Большой взрыв был обычным взрывом, в результате которого вещество разлетелось в разные стороны, словно куски дерева после попадания ручной гранаты.
«Но во время Большого взрыва в разные стороны разлетелось вовсе не вещество, — говорит Раклев. — Расширяется сама вселенная, само космическое пространство».
2. «Вселенная расширяется в чем-то»
Не галактики убегают друг от друга — это само пространство расширяется.
Представьте себе шар из теста с изюмом. Тесто — это пространство, а изюм — галактики. Тесто начинает подниматься, и изюминки оказываются все дальше друг от друга, но сами они фактически не двигаются.
Торстен Брингманн приводит в пример поверхность воздушного шара. Нарисуйте на ней точки и посмотрите, как расстояние между ними будет увеличиваться по мере надувания.
«Однако правда и то, что галактики движутся также в результате взаимного гравитационного притяжения — это дополнительный эффект», — говорит Раклев.
Для света от нескольких галактик характерно голубое смещение — это значит, что они движутся к нам. Это касается некоторых близлежащих галактик. Но на больших расстояниях этот эффект перекрывается законом Хаббла: скорость, с которой галактики удаляются друг от друга, возрастает пропорционально расстоянию. Выходит, расстояние увеличивается быстрее, чем свет успевает пройти между двумя расположенными очень далеко друг от друга точками.
Ну хорошо, шар из теста расширяется в пространстве внутри духовки. А как насчет вселенной? Что там, за ее пределами?
Вселенная расширяется ни в чем. Ученые не думают, что у нее есть какой-то «край».
То, что называется наблюдаемой вселенной, — это пузырь вокруг нас диаметром в 93 миллиарда световых лет. Чем дальше мы заглядываем, тем глубже забираемся в прошлое. Мы не можем наблюдать или измерять то, что находится за пределами расстояния, которое свет прошел до нас с момента Большого взрыва.
Поскольку космическое пространство расширялось, размер наблюдаемой вселенной, как это ни парадоксально, превышает 14 миллиардов световых лет.
Но ученые считают, что вселенная за пределами нашего пузыря намного больше. Возможно, она бесконечна.
Если же вселенной присуща позитивная кривизна, то в теории она может быть и конечной. Тогда она будет напоминать своего рода шар. Отправившись искать «конец», вы вернулись бы в то же самое место, откуда начали, вне зависимости от избранного направления. Как если объехать вокруг земного шара и вернуться в исходную точку.
В любом случае вселенная способна расширяться, ни во что не упираясь.
Бесконечная вселенная, которая становится все больше, все равно остается бесконечной. У «вселенной-шара» нет края.
3. «У Большого взрыва был центр»
Если представить Большой взрыв как взрыв гранаты, есть большой соблазн вообразить некий эпицентр. Как это и бывает с обычными взрывами.
Но только не с Большим взрывом. Почти все галактики удаляются от нас во всех направлениях. Создается ощущение, что Земля и была тем центром, с которого началась вселенная. Но это, конечно, не так.
Все остальные наблюдатели увидят то же самое из своей родной галактики, объясняет Торстен Брингманн.
Вселенная расширяется повсюду одновременно. Большой взрыв не происходил в каком-то конкретном месте.
«Он произошел повсюду», — Раклев.
4. «Вся вселенная была заключена в крошечной точке»
Действительно, в начале Большого взрыва все, что есть в нашей наблюдаемой вселенной, было сосредоточено на очень маленьком пространстве невероятно близко друг к другу.
Но как вселенная может быть одновременно бесконечной и очень маленькой?
Возможно, вы читали, что вселенная поначалу была меньше атома, а потом достигла размеров футбольного мяча. Но в таком случае это значит, что у пространства вначале все-таки были границы, некий край.
«Нет никаких доказательств, что вселенная в момент Большого взрыва уже была бесконечной, — говорит Раклев. — Она просто была меньше в том смысле, что расстояния, которые тогда измерялись метрами, увеличились на непостижимые миллиарды световых лет».
Когда мы рассуждаем, какой была вселенная в то время, речь идет лишь о нашей наблюдаемой вселенной.
«Вся наблюдаемая вселенная вышла из крошечной области, которую можно назвать точкой. Но точка рядом с ней тоже расширилась, и следующая точка тоже. Просто все это сейчас так далеко от нас, что мы не можем этого увидеть», — объясняет Раклев.
5. «Вселенная была бесконечно маленькой, горячей и плотной»
Возможно, вы слышали, что вселенная началась с сингулярности? Она была бесконечно маленькой, горячей и так далее. Может, так оно и было, но многие физики сомневаются, что это дает какой-то ответ.
Сингулярность — понятие, которое используют, когда математика с описанием не справляется, а с помощью обычной физики описать явление невозможно. Так объясняет космолог Стен Хансен (Steen H. Hansen).
Торстен Брингманн вкратце рассказывает, что это значит в контексте Большого взрыва.
«Вселенная сегодня немного больше, чем вчера. И даже немного больше, чем была миллион лет назад. Теория Большого взрыва опирается на экстраполяцию этого процесса назад во времени. И для этого нужна еще одна теория: общая теория относительности».
«Если я экстраполирую процесс до самого конца в обратном направлении, вселенная будет становиться все меньше и меньше, плотнее и плотнее, горячее и горячее. Наконец, получится что-то очень маленькое, очень горячее и плотное. Вот это и есть теория Большого взрыва, она подразумевает, что так все и началось. Потому что на этом нам просто приходится остановиться», — говорит Брингманн.
Если отмотать общую теорию относительности назад до самого конца, то получится точка с невероятно высокой плотностью и температурой. Ее размеры стремятся к нулю.
«Это чисто математическая экстраполяция, выходящая за рамки того, что на самом деле допускает теория», — говорит Брингманн.
«При этом в какой-то момент речь начинает идти о таких плотности и температуре, что у нас просто больше нет физических теорий для их описания».
По его словам, физикам нужна другая теория. И есть люди, которые занимаются именно этим.
«Что нужно, чтобы описать такое экстремальное состояние? Тут мы подходим к области, где нужна теория, комбинирующая теорию гравитации и квантовую теорию. Никто не смог ее сформулировать. А мы как раз ждем, что теория квантовой гравитации не будет приводить нас к заключению, что все восходит к одной определенной точке».
Так что происходившее в самом начале истории вселенной от нас до сих пор скрыто, что — пока что.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Читайте также: