Большой Взрыв

Давным-давно, около 12–14 миллиардов лет назад, Вселенной в том виде, каком мы ее знаем, не существовало. Материи не было – ни одного атома. А затем, за крошечную долю секунды произошел Большой Взрыв, и появилась на свет вся материя и энергия Космоса. Причем Большой Взрыв не был похож на фейерверк; это было быстрое расширение самого пространства. В течение первой 10 в степени 36 доли секунды Вселенная увеличилась более чем в 10 в степени 36 раз. Из однородной смеси частиц и излучения впоследствии возникли галактики, скопления и сверхскопления галактик, которые существуют во Вселенной сегодня. Именно так сегодня ученые представляют себе процесс формирования Вселенной.

12–14 миллиардов лет назад во Вселенной произошел Большой Взрыв

Почему ученые считают, что Большой Взрыв был первым этапом рождения Вселенной? Астрономы приводят три очень разные последовательности рассуждений, которые создают прочною основу для данной теории. Давайте рассмотрим их подробнее.

Открытие явления расширения Вселенной. Вероятно, Большой Взрыв наиболее убедительно доказывает открытие Э. Хаббла, сделанное в 1929 году. Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется: группы галактик разлетаются одна от другой. Но, если галактики разлетаются, значит, когда-то они были ближе один к другому. Прослеживая процесс расширения Вселенной назад во времени, астрономы пришли к выводу, что Вселенная когда-то представляла собой невероятно горячее и плотное образование.

Открытие космического микроволнового фона. В 1940-ых годах физик Г. Гамов понял, что Большой Взрыв должен был породить мощное излучение и остатки этого излучения, охлажденные в результате расширения Вселенной, могут все еще существовать.

В 1964 году А. Пенциас и Р. Вилсон открыли это излучение. Его еще называют реликтовым излучением. Температура излучения в точности такая, какой она должна быть по расчетам астрономов (2,73 К), если охлаждение происходило равномерно с момента когда произошел Большой Взрыв.

Изобилие гелия в космосе. Астрономы обнаружили, что по отношению к водороду, количество гелия в космосе составляет 24 %. Причем, ядерные реакции внутри звезд идут недостаточно долго для того, чтобы создать так много гелия. Но гелия как раз столько, сколько теоретически должен бы образовать Большой Взрыв.

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра – средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от "начала мира". Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

Инструменты