Согласно самой признанной на сегодня космологической модели Вселенная возникла в результате так называемого Большого взрыва. При этом возникает вопрос, что было раньше, а поэтому теория Большого взрыва смыкается не только с другими науками, но и с философией и религией.
БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ. Как правило, считается, что Большой взрыв был ужасающим. Но это неправильно по нескольким причинам. Действительно, обычный взрыв происходит в определенное мгновение и в определенном месте пространства. Но до Большого взрыва не было пространства и времени. После Большого взрыва Вселенная начала расширяться, создавая пространство и время в четырехмерном измерении, которое называется пространство-время.
Так как с научной точки зрения нет смысла задавать вопрос, что было до Вселенной, в этом же смысле не надо спрашивать, что было за ее пределами, потому что "пределов" не существовало. Вселенная расширяется не в пространстве, она расширяется вместе с пространством.
То есть это вовсе не означает, что существует вероятность, как это постулирует любая теория, что есть другие вселенные, кроме той, в которой мы живем и которую наблюдаем. Допускается даже существование вселенных, параллельных нашей, существующих в других измерениях физического пространства, их никогда непосредственно не видели (во всяком случае, на уровне современного сознания), и поэтому доказать их существование (или несуществование) можно только на уровне математических уравнений.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ТЕОРИИ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА. В пользу теории Большого взрыва у нас есть два доказательства: существование радиационного космического фона и расширение Вселенной. Доказательство расширения было приведено американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году.
Хаббл, изучая спектры далеких галактик, заметил, что длина волны некоторых полос больше длины волны тех же полос в лабораторных условиях. Это явление - следствие хорошо известного физического явления, эффекта Доплера. Когда источник электромагнитного излучения (а в целом - любого типа волны) удаляется от наблюдателя, длина излученной световой волны увеличивается, то есть смещается к красному (красный сдвиг). Явление, наблюдаемое в спектрах галактик, изучаемых Хабблом, можно, следовательно, гипотетически объяснить тем, что они удаляются от нашей, другими словами, что сама Вселенная расширяется. Кроме того, изучив соотношение параметров различных галактик, Хаббл предположил также, что чем больше расстояние до галактики, тем больше и скорость ее отдаления. Тот факт, что, похоже, все галактики удаляются от нашей, не означает, что Млечный Путь занимает центральное место, в каком-то смысле привилегированное, для расширения. И действительно, геометрия самой Вселенной такова, что она расширяется во все стороны таким образом, что все галактики отдаляются друг от друга. Поэтому в любой галактике можно экспериментально обнаружить тот же эффект удаления от других галактик.
Если мы представим себе, что возвращаемся во времени, мы бы увидели как расширение превращается в сжатие, то есть увидели бы, как уменьшается Вселенная и увеличиваются ее температура и плотность, а все галактики постепенно сближаются, сходясь в одной точке, при бесконечных плотности и температуре - к Большому взрыву.
ПЕРВЫЕ МГНОВЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ. Чтобы воссоздать историю Вселенной, особенно в самые первые ее мгновения, астрономы прибегли к физике элементарных частиц. Эта область науки изучает основные составляющие материи, не только протоны, нейтроны и электроны, но и частицы с более "экзотическими" названиями, такие, как мезоны, бозоны, нейтрино и т. д.; некоторые из них существуют лишь короткие мгновения внутри ускорителя частиц, в котором можно воссоздать, хотя бы частично, условия, которые были в первоначальной Вселенной.
К несчастью, научные знания, которыми мы сегодня располагаем, не позволяют проникнуть в то мгновение, когда произошел Большой взрыв, а также уловить ту долю секунды, которая была до "нуля". Законы физики не в состоянии объяснить, что произошло в момент между Большим взрывом и 10-43 секунды (этот кратчайший период называется временем Планка), как, впрочем, не в состоянии создать и теорию самого Большого взрыва. В мгновение 10-43 Вселенная была бесконечно маленькой, горячей и плотной. В следующую долю секунды она сильно переменилась: начала быстро расширяться от бесконечно малых размеров до размеров грейпфрута. Из-за столь быстрого расширения, известного как "вздутие", Вселенная начала выделять в совокупности энергию и элементарные частицы, такие, как кварки и антикварки. До того момента, когда Вселенная прожила десятитысячную долю секунды, из кварков шел процесс образования протонов и нейтронов - частиц, из которых состоят ядра атомов.
ПОСЛЕ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА. Через секунду после Большого взрыва температура снизилась на 10 млрд. градусов; во Вселенной преобладали излучение и такие легкие частицы, как электроны и их античастицы, позитроны. Антиматерия похожа на обычную материю с той только разницей, что частицы антиматерии имеют противоположный частицам обычной материи заряд; когда они встречаются, они тут же взаимоуничтожаются (это явление называется аннигиляцией), выделяя энергию. Это происходит и с парой электрон - позитрон, которые аннигилируют, образуя два гамма-кванта. Тем не менее после этой фазы должен был образоваться избыток материи по сравнению с антиматерией, потому что все, что мы сегодня наблюдаем во Вселенной, состоит из материи, а антиматерия отсутствует.
Чуть больше, чем через минуту после Большого взрыва протоны и нейтроны начали соединяться между собой, образуя ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Большая часть ядер гелия, существующих на сегодняшний день во Вселенной, образовалась в первую четверть часа после первоначального взрыва. В последующие 300 000 лет значительных изменений не происходило. Значительное изменение произошло, когда Вселенная, расширившись, остыла до температуры 3300 С. С этого момента электроны стали соединяться с ядрами водорода и гелия, образуя первые атомы. То есть произошло своего рода рассредоточение космического облака, и впервые Вселенная стала прозрачна для света. Остальное - "новейшая" история. В следующие миллионы лет материи стало прибавляться из-за силы притяжения, и приблизительно через миллиард лет после Большого взрыва начали образовываться первые звезды и первые галактики, которые сегодня, через 12-14 млрд лет после Большого взрыва, мы наблюдаем как эволюционирующие объекты.
ТЕОРИИ, АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТЕОРИИ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА. Кроме теории Большого взрыва, развивались и другие космологические модели, объясняющие происхождение Вселенной. Наиболее известная из них - теория Стационарной Вселенной, предложенная в 1948 году Германом Бонди, Томасом Голдом и Фредом Хойлом, согласно которой галактики удаляются друг от друга по закону Хаббла, но пространство между двумя галактиками остается в среднем таким же, так что в целом Вселенная неподвижна. Эта теория предпо-лагает, что в искривленных пространствах, оставшихся от галактик, образуется такое бесконечное количество новых, чтобы поддерживать в стационарном состоянии галактическую популяцию. Согласно так называемому совершенному космологическому принципу Вселенная в среднем однородна как в пространстве, так и во времени и не развивалась из "нулевой" точки. Такой процесс бесконечного образования материи несовместим с современными законами физики, хотя ритм предположительного образования столь незначительный, что его трудно воссоздать в лабораторных условиях. На количественном уровне возникает вопрос появления из ничего атома водорода в каждом кубическом дециметре раз в миллиард лет
| << Назад | Далее >> |
