Содержание
Происхождение теории
Своим появлением на свет теория обязана Альберту Эйнштейну и его общей теории относительности. Применение общей теории относительности в описании Вселенной приводило к проблемам: теория описывала вовсе не ту Вселенную, которую представляло научное сообщество.
До общей теории относительности на Вселенную смотрели как на статичный объект. Эта мысль была настолько укоренена в голове ученых, что даже сам Эйнштейн изначально не поверил в расширяющуюся Вселенную.
Первым, кто пришел к теории большого взрыва, был бельгийский физик Жорж Леметр. Он решил уравнения общей теории относительности и указал на то, что теория предсказывает не статичную, а расширяющуюся Вселенную.
Что было до большого взрыва?
Говорить о моменте «до», в контексте теории большого взрыва, бессмысленно. До большого взрыва не существовало такого понятия как время, оно появилось после. Тем не менее у ученых есть догадки на этот счет, ими была разработана теория, не требующая времени. Она заключается в том, что вселенная циклична: каждый раз происходит новый большой взрыв, затем сжатие. Данное предположение означает вечное существование Вселенной, отсутствие ее начала и конца.
Полноценной, доказанной теории не сформулировано.
Большой взрыв и эволюция Вселенной
После большого взрыва материя представляла из себя раскаленную смесь частиц, античастиц и гамма-фотонов. Постоянно происходили процессы аннигиляции: частицы и античастицы сталкивались и взаимоуничтожались. Гамма-фотоны, в свою очередь, материализовались в частицы и античастицы.
Стоит понимать, что расширение Вселенной подразумевает под собой процесс, при котором количество частиц, фотонов и античастиц остается неизменным, а пространство продолжает наращивать объем.
Выделяют 4 вехи эволюции нашей Вселенной:
- адронная
- лептонная
- фотонная
- звездная
Адронная эра
Один из самых ранних этапов эволюции Вселенной: на нем существовали адроны и лептоны.
В первую миллионную часть секунды после большого взрыва постоянно происходили процессы овеществления и последующей аннигиляции барионов и антибарионов.
И если материализация их прекратилась, то взаимоуничтожение продолжалось, пока давление излучения не разделило вещество и антивещество. Гипероны были нестабильны, они исчезли, самопроизвольно распавшись на самые легкие виды барионов: протоны и нейтроны.
Лептонная эра
Возникали электроны, позитроны, нейтрино. Протоны и нейтроны перешли в новую эру, но стали попадаться гораздо реже, особенно если противопоставлять их лептонам и фотонам. Начало лептонной эре было положено при распаде последних адронов на мюоны и мюонное нейтрино. Конец же лептонной эры пришел через несколько секунд и был ознаменован уменьшением энергии фотонов. Овеществление электронов и позитронов завершилось.
Фотонная эра
Количество фотонов значительно превышало число частиц примерно в два миллиарда раз. Тем не менее число фотонов постепенно снижалось: объяснить это можно через величину плотности энергии. Вселенная продолжала расширяться, плотность энергии снижалась как у частиц, так и у фотонов. Фотоны же, в отличие от частиц, теряли свою собственную энергию, «затухали». Ближе к концу этой эры частицы и фотоны пришли в равновесие между собой.
Звездная эра
В процессе эволюции Вселенная стала такой, какой мы ее знаем: Вселенной в звездной эре, эре преобладания частиц. Температуры не такие высокие, плотность гораздо ниже, все происходит значительно медленнее.
Именно в эту эру возникли атомы водорода. В начале этого периода эволюции водородный газ расширялся с разной скоростью, образовывая гигантские сгустки. Позже из некоторых участков возникли сверхгалактики и скопления галактик. Эти протогалактики вращались, в них появлялись вихри, а гравитация формировала из этих вихрей системы звезд.
Доказательства теории большого взрыва
Общепринятой теория большого взрыва является неспроста: уже экспериментально подтверждены некоторые ее следствия.
Красное смещение
Красное смещение — это эффект, наблюдаемый при наблюдении за далекими галактиками. Наблюдатель будет отмечать смещение галактик в красную сторону спектра.
Происходит это по следующим причинам:
- длина волны света, проходящего сквозь космическое пространство, возрастает. Это также приводит к красному смещению;
- галактики постоянно удаляются друг от друга.
Космическое микроволновое излучение
Широко известен факт, что межзвездное пространство «подсвечивается»: наши глаза не способны увидеть такую короткую длину волны, но это происходит. Данный вид свечения берет свое начало около 400 000 лет после большого взрыва. Свечение не было поглощено до конца и продолжает излучаться с того момента времени по сей день.
Расширение вселенной повлияло на длину этих волн, поэтому сейчас их можно наблюдать лишь в форме микроволн.
Теория большого взрыва успешно предсказала открытие космического микроволнового излучения и дала исчерпывающее объяснение этому феномену.
Преобладание «легких» элементов во Вселенной
Согласно теории большого взрыва в нашей Вселенной должны преобладать легкие элементы: водород, гелий. Именно ядра легких элементов стали «строительным» материалом для первого поколения звезд. При подробном изучении узнается, что предсказание теории большого взрыва верно. Водород, гелий и другие элементы такого характера преобладают в космосе.
Проблема теории большого взрыва
Сингулярность, исходное состояние Вселенной до большого взрыва, невозможно описать математически.
Стивен Хокинг в своей монографии «Крупномасштабная структура пространства-времени» писал следующее:
- «Результаты наших наблюдений подтверждают предположения том, что Вселенная возникла в определенный момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики»
Вопросы
После большого взрыва последует момент, когда Вселенная начнет обратно сжиматься.
Определить точку, в которой произошел большой взрыв возможным не представляется. Ученые считают, что взрыв произошел одновременно повсюду.
Да, существует теория стационарной Вселенной. Ее современные последователи малочисленны, считают, что взрывы были небольшими, происходили постепенно.
Существует множество гипотез на эту тему, основные - "большое сжатие" и "тепловая смерть".
Вcеленная не прекратит расширяться и станет необитаемой.
Здравствуйте, по поводу теории большого взрыва. Вы сами верите в эту теорию? На мой взгляд, этот подход изначально неправильный. Исходя из наблюдаемого разбегания галактик, нельзя предполагать, что все когда-то находилось в одной точке. Весьма глупое предположение. Тем более что закономерность, наблюдаемая при разбегании, совсем не похожа на результат взрыва. Во Вселенной вещество не тормозится после взрыва, а ускоряется. Никого не смущает, что для ускорения нужен постоянный приток энергии? А ещё меня интересует вопрос, как так получилось, что мы оказались в Центре Мироздания? Ладно там европейские мыслители? У них в генах написано, что они «центр вселенной». Но у нас то должен включаться здравый смысл и логика?
Я уверен, что наша Вселенная не расширяется, а медленно и планомерно (все галактики, все что есть) направляются к некоторому реальному Центру. Когда я говорю медленно, то имею ввиду, что скорость их движения вообще-то во много раз, а может даже на несколько порядков превышает скорость электромагнитных волн в вакууме.
Ладно, давайте по порядку. Я считаю, что гораздо более реальной является модель спиральной Вселенной, то есть форма ее похожа на форму спиральных галактик. Спиральная структура является одной из самых распространённых, среди наблюдаемых нами галактик в космосе. То что мы можем наблюдать, есть очень маленькая область в одном из рукавов такой Вселенной. Радиус этой области менее шести миллиардов парсек. Именно вблизи этого расстояния, на так называемом краю вселенной, обнаружены многочисленные мощные источники жёсткого излучения, которое мы наблюдаем с помощью радиотелескопов (из-за красного смещения). Логично предположить, что за пределами шести миллиардов парсек тоже существуют многочисленные галактики, просто излучение от них не может добраться до нас, как наблюдателей. Из-за красного Доплеровского смещения энергия их излучения (частота излучения) падает до нуля раньше, чем это излучение достигает наших наблюдателей. Поэтому утверждать о существовании такого «края» Вселенной, как сейчас нельзя.
На чем основано моё предположение. В спиральных рукавах галактик вещество движется к центру галактики, и причём, чем ближе к центру, тем выше скорость вещества. То есть, если рассматривать небольшую область в рукаве галактики, то мы будем наблюдать увеличение расстояний между отдельными звёздными системами с течением времени. И чем больше расстояние между ними, тем больше скорость «разбегания» звёзд в рукаве. Ровно то, что происходит с галактиками в наблюдаемом нами пространстве. Вот так все просто, логично и красиво. И еще, мы попутно ответили на вопрос, как мы оказались в центре Вселенной. Не в Центре Вселенной, а всего лишь в центре той области, которую можем созерцать. А ещё мы выходим на структуру «матрешек». То есть структуру, которая повторяется в новом масштабе. Перед нами открывается новое понимание масштабов нашего МИРА. Приходит понимание, что наша Вселенная не одна такая в Мире. И поскольку радиус распространения электромагнитных волн очевидно ограничен, приходит понимание, что должны существовать другие виды взаимодействий, бесконечное количество новых других видов взаимодействий, которые работают на новых масштабах. Вот как-то так.
С уважением, Павел Деев