В научном мире принято считать, что Вселенная произошла в результате Большого взрыва. Строится данная теория на том, что энергия и материя (основы всего сущего) ранее находились в состоянии сингулярности. Оно, в свою очередь, характеризуется бесконечностью температуры, плотности и давления. Состояние сингулярности само по себе отвергает все известные современному миру законы физики. Ученые считают, что Вселенная возникла из микроскопической частицы, которая в силу неизвестных пока причин пришла в далеком прошлом в нестабильное состояние и взорвалась.
Проблемы, связанные с теорией мультиверса, даже если они сексуальны с научной точки зрения, заставляют физиков перестать искать ответы на самые основные вопросы, например, почему физические константы нашей Вселенной являются те, которые есть. У теоретиков есть идея, что может быть бесконечное число Вселенной, и мы можем представить модели, где числа, «как фундаментальные свойства частиц, которые мы наблюдаем», различны для каждой дочерней вселенной. Воите хочет, чтобы теоретики не говорили, что нам просто «повезло» с этой вселенной, где все происходит так, как это происходит, поскольку есть бесконечные возможности, и поэтому мы прекращаем теоретизацию.
Термин «Большой взрыв» стал применяться с 1949 года после публикации в научно-популярных изданиях работ ученого Ф.Хойла. Сегодня теория «динамической эволюционирующей модели» разработана настолько хорошо, что физики могут описать процессы, происходящие во Вселенной уже через 10 секунд после взрыва микроскопической частицы, положившей начало всему сущему.
Кэрролл, с другой стороны, предпочитает мультиверсию, но многие другие предпочитают «Большой отскок». Подводя итог, многие физики платят за то, чтобы обсуждать и писать книги о Большом Взрыве и модели досудебной модели, которые могут описывать то, что мы видим сегодня. Мы упростили математику, но факт состоит в том, что многое еще предстоит теоретизировать, пока мы не сможем понять, как вселенная стала тем, чем она является.
В то же время важно, чтобы люди знали, что мы не знаем, о чем говорим, - говорит Кэрролл. «Эти умозрительные идеи - это только начало того, что нужно воспринимать всерьез, но есть надежда, что мы сможем решить все это, если мы не сдадимся». Свет, который появляется со дна микроволны, проходит через Вселенную.
Доказательств теории существует несколько. Одним из главных является реликтовое излучение, которое пронизывает всю Вселенную. Оно могло возникнуть, по мнению современных ученых, только в результате Большого взрыва, благодаря взаимодействию микроскопических частиц. Именно реликтовое излучение позволяет узнать о тех временах, когда Вселенная была похожа на пылающее пространство, а звезд, планет и самой галактики не было и в помине. Вторым доказательством рождения всего сущего из Большого взрыва считается космологическое красное смещение, заключающееся в уменьшении частоты излучения. Это подтверждает удаление звезд, галактик от Млечного пути в частности и друг от друга в целом. То есть, свидетельствует о том, что Вселенная расширялась ранее и продолжает это делать до сих пор.
Мы не можем спекулировать тем, что было раньше. Это стена, физический параметр, который мешает ученым смотреть на другую сторону, в момент создания. Чтобы преодолеть этот рубеж, нам понадобится математическая теория, которая объединила бы квантовую и общую теорию относительности, то есть теорию Великого Объединения, которая является Святым Граалем, которого так искренне ищут физики. Стивен Хокинг даже зашел так далеко, что сказал своей обычной усмешкой, что, когда придет время, мы узнаем мысль Бога.
Но пока он продолжает уходить, несмотря на новые доказательства, подтверждающие эту модель. Бесконечная энергия в вечной пустоте. Задача для читателя, который пытается это себе представить. Крошечная вспышка бесконечной энергии в вечной пустоте. Это все, что мы можем знать о Большом взрыве. То, что было до этого момента, ускользало от нашего понимания.
Краткая история Вселенной
- 10 -45 - 10 -37 сек - инфляционное расширение
- 10 -6 сек - возникновение кварков и электронов
- 10 -5 сек - образование протонов и нейтронов
- 10 -4 сек - 3 мин - возникновение ядер дейтерия, гелия и лития
- 400 тыс. лет - образование атомов
- 15 млн. лет - продолжение расширения газового облака
- 1 млрд. лет - зарождение первых звезд и галактик
- 10 - 15 млрд. лет - появление планет и разумной жизни
- 10 14 млрд. лет - прекращение процесса рождения звезд
- 10 37 млрд. лет - истощение энергии всех звезд
- 10 40 млрд. лет - испарение черных дыр и рождение элементарных частиц
- 10 100 млрд. лет - завершение испарения всех черных дыр
Теория Большого взрыва стала настоящим прорывом в науке. Она позволила ученым ответить на множество вопросов относительно рождения Вселенной. Но одновременно эта теория породила новые загадки. Главная из них заключается в причине самого Большого взрыва. Второй вопрос, на который нет ответа у современной науки - как появилось пространство, время. По мнению некоторых исследователей, они родились вместе с материей, энергией. То есть, являются результатом Большого взрыва. Но тогда получается, что и у времени, пространства должно быть какое-то начало. То есть, некая сущность, постоянно существующая и не зависящая от их показателей, вполне могла положить начало процессам нестабильности в микроскопической частице, породившей Вселенную.
Константа Планка является частью формулы, связывающей энергетическое содержание кванта с частотой соответствующей электромагнитной волны. Эта цифра несет в себе другие математические границы, такие как длина Планка, то есть наименьшее возможное расстояние между двумя, по-видимому, отдельными объектами, и массой Планка, минимальным выражением материального существования. Здесь мы устанавливаем предел того, насколько мы можем знать о происхождении Вселенной.
Чудовищная энергия и плотность за пределами ошеломляющего. Наша причина бешена, когда мы думаем о миллиардной секунде, которая проходит между одним действием и другим в данный момент. Но мы не можем думать об этом, как об общем времени нашей вселенной.
Чем больше исследований проводится в этом направлении, тем больше вопросов возникает у астрофизиков. Ответы на них ждут человечество в будущем.
Большинство астрономов поддерживает идею о том, что Вселенная произошла от «пузырька», в тысячи раз меньшего, чем булавочная головка, но невероятно горячего и плотного. Почти 13,8 млрд лет назад он взорвался, и именно это событие называют «Большим взрывом». В тот момент начали свое существование космос, время, энергия и материя. За очень малый промежуток времени Вселенная расширилась от размеров субатомной частицы до размеров апельсина, а затем продолжила расширение, постепенно приобретая современный вид. Именно Большой взрыв объясняет различные параметры известной нам сегодня Вселенной, и именно Большой взрыв предопределил, как она будет развиваться в будущем и, возможно, погибнет через миллиарды и миллиарды лет. Изучение Большого взрыва - это поиск ответа на вопрос о том, каким было начало «всего» и каким будет его конец.
Один из этих всплесков времени, то есть мегамиллионная секунда для нас, будет эквивалентом вечности для предполагаемого существа, существовавшего в тот момент творения. Сходство могло бы состоять в том, что одно из них - это размер ядра атома до оранжевого цвета, пропорция, которую мы почти не можем себе представить, больше, чем тот, который отделяет этот апельсин от вселенной, которая нас окружает. В этой вселенной есть только одна частица, которая, в свою очередь, приведет к возникновению первых частиц материи.
Импульс Большого Взрыва все еще продолжается. Когда прошло три минуты с момента начального большого взрыва, во Вселенной не будет ничего важнее, и все будет идти очень медленно. Для образования первых звезд в плазменных газовых вихревых ваннах и внутри них требуется сто миллионов лет, благодаря ядерным реакциям, которые возникают при слиянии атомов водорода и гелия, будет генерироваться тяжелые элементы, такие как железо, которые не появятся до тех пор, пока многие миллионы лет спустя и не станут на сегодняшний день единосущными для нашего существования.
Первые мгновения
Астрофизики задаются вопросом, что было в начале Вселенной и что было до ее начала. Благодаря физико-математическим исследованиям уже получены некоторые ответы на такие вопросы. Но ответы, удовлетворяющие физиков-теоретиков, не всегда доступны пониманию широкой публики и переносу в нашу повседневную реальность. Другими словами, ряд концепций следует принять «по определению», не пытаясь найти эмпирические примеры в сегодняшней Вселенной, которые позволили бы понять, что произошло в первые мгновения после Большого взрыва.
С тех пор импульс этого первого взрыва продолжается, и поэтому галактики отходят друг от друга с таким же эффектом, как если бы мы набухали воздушный шар. Таким образом, в наши дни расширяется сложная Вселенная, хотя с экстравагантами достаточно, чтобы поднять все виды загадок.
Теория Большого Взрыва и Происхождение Вселенной
Так называемый Большой взрыв, буквально великая вспышка, представляет собой момент, когда из «ничто» возникает всякая материя, то есть происхождение Вселенной. Одной из нерешенных проблем в модели расширяющейся Вселенной является то, является ли Вселенная открытой или закрытой. Наиболее приемлемыми являются теория Большого Взрыва и Инфляция, которые дополняют друг друга.
Начало
В начале времени и космоса, вполне вероятно, существовала «гравитационная сингулярность», то есть то, что мы можем определить как геометрическую точку, в которой гравитационное поле достигало бесконечно большой величины. Гравитационные сингулярности, существование которых предусмотрено общей теорией относительности Альберта Эйнштейна, образуются тогда, когда плотность вещества настолько высока, что вызывает коллапс пространства-времени. Сингулярность очень сложно представить как нечто конкретное; она поддается описанию главным образом через математические понятия. Предположив, что Вселенная родилась из Большого взрыва, некоторые исследователи задались вопросом, было ли что-то до него. Проблема осложняется тем, что Большой взрыв дал начало не только пространству, но и самому времени, так что в общей теории относительности идет речь о «пространстве-времени» как о едином целом. Это выводит нас на представление о том, что Большой взрыв не произошел в «пустом пространстве», которое впоследствии заполнила собой расширяющаяся Вселенная, а сам создал как пространство, так и время.
Космическая инфляция представляет собой набор предложений в рамках теоретической физики для объяснения сверхбыстрого расширения Вселенной в начальные моменты и решения так называемой проблемы горизонта. В настоящее время инфляция рассматривается как часть стандартной горячей космологической модели Большого Взрыва. Элементарная частица или гипотетическое поле, которое, как считается, несет ответственность за инфляцию, называется инфлатоном.
Уловка времени работы
По мере расширения Вселенной остаточная радиация от Большого взрыва продолжала охлаждаться. Меня попросили написать о происхождении Вселенной. Вы не можете просить ничего более сложного, меня там не было. Итак, с этого момента. Вселенная расширяется, из этого осталось несколько сомнений. Поэтому идея, что все приходят на ум, такова.
Эра Планка
То, что появилось сразу после Большого взрыва, имело такие показатели давления и температуры, что его поведение невозможно описать с помощью законов, действующих в современной Вселенной. Фаза, непосредственно последовавшая за Большим взрывом, называется «эрой Планка» в честь немецкого ученого Макса Планка. Она охватывает период от Большого взрыва до времени 10 × -43 степени с после него (это время называется «временем Планка»). За этот очень короткий период Вселенная достигла размера 10 × — 33 степени см, а температура опустилась до 10 × 32 степени °С, то есть до ста тысяч миллиардов миллиардов миллиардов градусов.
Если Вселенная расширяется, и все галактики отодвигаются друг от друга, в прошлом они должны были быть более вместе, и если мы перейдем к пределу, все, что мы видим, должно содержаться в точке. И мы уже связали его, потому что из этого выведено, что все было в одной точке и что в какой-то момент составляет порядка четырнадцати миллиардов лет, в течение года, года вниз, взорвалось происхождение Вселенной.
Идея не выполняется, хотя она очень привлекательна, она не имеет физического смысла. Да, сначала ничего не было, все было пусто. Но, конечно, мы находимся в физике, мы живем в физической вселенной, поэтому нам придется объяснить, что мы подразумеваем под пустотой в физике.
Самый маленький космос
Для того чтобы дать определение этой фазе, Планк сделал сравнительно простое умозаключение. Он спросил себя, существует ли минимальная длина волны, меньше которой невозможно получить никакой информации, то есть такое минимальное значение, меньше которого понятие пространства теряет смысл.
Поскольку самой короткой длиной электромагнитной волны обладают гамма-лучи (она составляет 10 × -33 степени см), Планк догадался, что для меньшей длины волн нет способа получить полную физическую информацию. Перемещающийся со скоростью света гамма-луч проходит за 10 × -43 степени с. расстояние в 10 × -33 степени см. Более короткие промежутки времени находятся за пределами возможности измерения. Поэтому между нулевой точкой Большого взрыва и концом эры Планка нельзя получить никакой физической информации о Вселенной на первом этапе развития.
То, что мы узнали от игры с физикой в течение последних 120 лет, более или менее, состоит в том, что пустота никоим образом не является инертной теоретической энтелехией по определению. Когда мы представляем пустоту, мы думаем, что мы нарисовали все из определенного региона. Ничего не осталось, нет энергии, нет частиц, нет ничего. Поэтому мало что может уйти оттуда.
Однако пустота - это что-то удивительное. Вакуум - это состояние систем, которые могут взаимодействовать с другими конфигурациями. Вакуум не инертен, вакуум очень богат своим поведением. В квантовой теории мы знаем, что физические поля связаны с наличием частиц. Электромагнитное поле связано с наличием фотонов, чтобы дать лучший пример.
Вскоре после Большого взрыва
В конце эры Планка от общей совокупности имеющейся во Вселенной энергии отделилась сила гравитации, ставшая самостоятельной. Сразу после этого настал черед сильного ядерного взаимодействия (удерживающего в стабильном состоянии атомные ядра), которое вместе с силами гравитации, электромагнитного взаимодействия и слабого взаимодействия (последнее отвечает за радиоактивный распад) является одной из четырех фундаментальных сил, присутствующих в природе. С их помощью частицы обмениваются энергией. Все это с момента Большого взрыва заняло время до 10 × -36 степени с.
Когда мы говорим, что у нас есть пустота? Ну, этот вопрос может показаться тривиальным. Когда у нас нет частицы, связанной с полем, о котором идет речь. Но это заставляет нас признать, что пустота правильна для каждого физического поля. То есть, у меня могут быть разные поля, и один или несколько из них находятся в пустом состоянии, а остальные - нет.
Но лучше всего, вакуум поля является приемлемым физическим состоянием этого поля и может взаимодействовать с другими состояниями, отличными от пустоты, других физических полей. Например, если мы посмотрим на поле, ответственное за сильное взаимодействие, мы увидим, что оно связано с наличием частиц, называемых глюонами. Вакуум указанного поля будет состоянием, в котором таких глюонов нет.
Инфляция
В этот момент началась «эра инфляции». Ее называют так потому, что на этом этапе Вселенная подверглась очень быстрому расширению - «инфляции» (от английского to inflate - «надуваться»). В течение нескольких миллиардных долей секунды Вселенная увеличила свой размер в 10 × 50 степени раз. В ходе инфляционного периода, длившегося с момента Большого взрыва до 10 × -32 с. наблюдались «квантовые флуктуации», вызванные спонтанным формированием пар частица/античастица, придавших пространству-времени довольно неправильную и сложную форму. Эти флуктуации легли в основу гравитационных нарушений однородности, которые, будучи поначалу незначительными, стечением времени выросли и в конце концов сложили наблюдаемые сегодня гигантские космические структуры, такие как галактики и скопления галактик. Частицы вещества и антивещества, сталкиваясь, взаимно уничтожались и производили излучение. Тем не менее в этой игре на уничтожение сохранился излишек вещества: он и составил современную Вселенную.
Какая энергия имеет пустоту поля? Потому что кажется естественным думать, что если не будет ни одной из связанных с ним частиц, то поле будет иметь наименьшую энергию. Тогда вакуум будет минимальным энергетическим состоянием конкретного поля. Если поле приобретает большую энергию, то оно может вложить эту энергию в создание связанных частиц, поэтому состояния, которые содержат частицы, можно рассматривать как возбужденные состояния поля, ссылаясь на его вакуум.
Однако вакуум не может быть в минимуме энергии постоянно, потому что в кванте запрещено, чтобы система всегда имела одинаковую энергию. То есть, мы не можем знать энергию системы в любой момент времени. Поэтому в пустоте появляются колебания. В случае сильного взаимодействия эти взаимодействия их пустоты интерпретируются как глюоны, которые появляются и исчезают. Они грабят и реинтегрируют энергию так быстро, что эти явления и исчезновения не могут быть обнаружены напрямую. Это не философия или мифология, это научное доказательство, как вы можете видеть здесь: проф.
Кварки
Спустя примерно 10 × -35 с после Большого взрыва начали образовываться первые частицы -кварки, антикварки,частицы W, Z и электроны.
Из комбинации нескольких кварков впоследствии сложились протоны, нейтроны и их античастицы. Протоны и антипротоны взаимно уничтожились, произведя электромагнитное излучение. Только в этот момент разделились слабое ядерное и электромагнитное взаимодействия.
Есть очень красивые симуляции этих колебаний. Мы не можем знать, существуют ли эти колебания или вакуум является физическим состоянием, которое может взаимодействовать с другими состояниями системы. Для чего это все? Да, это хороший ответ. Чтобы ответить, мы заглянем внутрь протона или нейтрона, которые являются частицами, составляющими атомные ядра, и которые являются главными ответственными за нашу массу. Протон или нейтрон образуются тремя кварками.
Откуда берется остальная масса протонов? Наверное, ты догадался. Следует отметить, что кварки объединяются, обменивая глюоны и погружаются в вакуум сильного взаимодействия, который модифицирует такие взаимодействия и вносит вклад в структуру протона. Поэтому каждый раз, когда вы поднимаетесь по шкале, вы думаете, что то, что вы измеряете, во многом зависит от структуры пустоты.
Эти явления произошли в период между 10 × -32 и 10 × -5 с после Большого взрыва, когда образовывались первые атомные ядра. С их рождением вещество стало преобладать над излучением, господствовавшим прежде. Однако температура Вселенной достигала еще 10 млрд градусов, поэтому излучение и вещество превращались друг в друга.
Лишь спустя примерно 300 тыс. лет после Большого взрыва, когда температура опустилась до 3300°С, Вселенная, бывшая до этого бесформенным облаком, стала прозрачной для электромагнитного излучения. И тогда начали образовываться первые атомы водорода, гелия и лития - самые легкие элементы Вселенной.
Все это, чтобы сообщить вам, что. Пустота - это нечто физическое, с которым можно играть. . Как мы уже говорили, пустота должна выполнить две вещи. Это состояние минимальной энергии. Никаких частиц в поле нет. Большинство полей, которые, как мы знаем, подтверждают, что вакуум выполняет эти две характеристики. Ведь это то, чего можно было бы ожидать от этого вопроса.
Но поскольку природа здесь, чтобы удивить нас и ожесточить нашу жизнь с вещами, которые спасаются от ожидаемого человеком, есть поля, некоторые из которых уже известны, которые не следуют этому правилу. Его состояние минимальной энергии содержит частицы или, иначе говоря, состояние без частиц не является минимальной энергией. Одно поле, которое имеет такое поведение, - Хиггс.
Фоновое излучение
Примерно 300 тыс. лет спустя после Большого взрыва появилось космическое фоновое излучение — самое близкое к Большому взрыву излучение, сегодня получаемое нами. Это первый вид излучения, которое в разреженной теперь Вселенной не улавливается незамедлительно атомными или субатомными частицами, а блуждает по космосу в виде фотонов. С этого момента первичное вещество начинает постепенно складываться в звезды, квазары и галактики. Сегодня при помощи самых мощных телескопов мы пытаемся бросить взгляд на эти объекты - самые древние и самые далекие в нашей Вселенной. Любая дополнительная информация, полученная от них, может позволить нам лучше узнать о наиболее загадочном моменте нашей истории - Большом взрыве.
Модели Вселенной
В 20-е годы прошлого столетия популярностью среди космологов пользовалась идея Вселенной, в которой отталкивающие и притягивающие гравитационные силы находятся в хрупком равновесии, возможном благодаря «космологической константе», умозрительно введенной Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности. Он ввел эту константу для того, чтобы объяснить наличие отталкивающей силы вещества, которая должна была уравновесить гравитационное притяжение. Это было необходимо, чтобы получить равновесную космологическую модель - свойство, считавшееся базовым для всех моделей нашей Вселенной.
Расширение
Тем временем многие астрономы отмечали, что большая часть галактик обнаруживала в спектре своего света смещение линий в красную сторону -явление, известное как «красное смещение». Этот факт поддавался простому объяснению, если его воспринимать как результат эффекта Доплера - того же самого, благодаря которому звук удаляющейся сирены слышится более низким, чем приближающейся. Все это имело смысл в том случае, если принять как данность, что галактики отдаляются друг от друга. Фундаментальный вклад в это исследование внес немецкий астроном Карл Вирц: детально изучив около сорока галактик, он обнаружил, что чем слабее их свет, тем дальше они находятся от нас, тем сильнее красное смещение в их спектрах. Это означало, что более далекие галактики удаляются быстрее, чем ближние. Но чтобы убедиться в правильности выводов Вирца, пришлось дождаться исследований Эдвина Хаббла.
Нестабильный космос
Российский математик Александр Фридман и бельгийский астроном Жорж-Анри Леметр пришли к выводу, что, несмотря на введение космологической константы, Вселенная Эйнштейна нестабильна и было бы достаточно небольшой флуктуации, чтобы вызвать ее бесконечное расширение или сжатие. Наблюдения Хаббла позволили заключить, что Вселенная расширяется. Леметр разработал также теорию о том, что Вселенная происходит от «первородного атома», давшего начало всему. Несмотря на многочисленные подтверждающие эту теорию данные, она была подвергнута острой критике. Тем не менее идея не умерла; напротив, ее поддержал физик Джордж Гамов, теоретически подтвердивший возможность рождения Вселенной в результате колоссального взрыва.
Стационарная Вселенная
Тем временем другой астроном, Фред Хойл, выдвинул идею о том, что Вселенная может расширяться в «стационарном состоянии»: галактики удаляются друг от друга, но в пространстве между ними постоянно рождается новое вещество. Именно Хойл с иронией назвал гипотезу своих коллег «Большим взрывом» (Big Bang). Но в итоге научный мир поддержал гипотезу Большого взрыва, выдвинутую Гамовым, а в конце 1960-х годов она трансформировалась в конкретную теорию, подтвержденную в конце 1990-х спутниками СОВЕ и WMAP.
Фоновое излучение
Через несколько сотен секунд после Большого взрыва радиус Вселенной составлял всего несколько световых минут, а вещество уже включало в себя базовые элементы атомов - взаимодействующих друг с другом электронов, протонов, нейтронов, и также нейтрино и фотонов (частиц, переносящих энергию). Когда спустя несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва температура опустилась примерно до 3300 °С, количество столкновений фотонов и других частиц уменьшилось, и фотоны стали свободно распространяться во Вселенной.
Все холоднее и холоднее
Расширение повлекло за собой дальнейшее снижение температуры, опустившейся в конце концов до 3 К, то есть всего на три градуса выше абсолютного нуля (-273°С). Эта температура «отпечаталась» на блуждающих фотонах, которые, все реже сталкиваясь с другими частицами во все менее плотной Вселенной, дожили до наших дней. Сегодня они считаются самыми главными свидетелями тех далеких времен. Именно блуждающие фотоны образуют так называемое «фоновое космическое излучение». Оно было открыто в 1964 году радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном, удостоенными за это Нобелевской премии по физике в 1978 году.
Открытое случайно
На самом деле исследователи занимались наладкой антенны нового типа для приема микроволн. В ходе работы ученые приняли неизвестное излучение, причем поначалу решили, что оно имеет земное происхождение. Но скоро Пензиас и Вильсон поняли, что «слушают» космическое излучение, существование которого Гамов и его коллеги предполагали еще в 1948 году, - нечто вроде «эха» Большого взрыва. Открытие фонового излучения имело (колоссальную важность, поскольку стандартная модель Вселенной предусматривала наличие в ней однородного сигнала, распространяющегося на длине волны около миллиметра и пронизывающего весь космос. Именно это и было открыто учеными.
Со спутников
Открытие Пензиаса и Вильсона с годами неоднократно подвергалось проверке, но всегда получало подтверждение. Проверки проводились с борта аэростатов (например, эксперимент «Бумеранг», проведенный совместно Италией и США). Три спутника (СОВЕ, WMAP и Planck) были специально созданы для изучения фоновой радиации и дали великолепные результаты, особенно последние два, которые позволили измерить излучение и получить детали, ранее остававшиеся недоступными. Благодаря анализу полученных со спутников данных обнаружились различия в температуре фонового излучения всего лишь в стотысячные доли градуса. Эта небольшая «рябь» составляет подобие генетического кода живого существа: она и определяет эволюцию Вселенной.
Открытие фонового излучения стало важнейшим доказательством в пользу модели Большого взрыва, похоронившим теорию стационарной Вселенной Хойла.
Возникающие сомнения
Если бы мы смогли на самом деле понять, как произошел Большой взрыв, то ответили бы на тысячу нерешенных вопросов о рождении Вселенной и ее строении. Но ответов на эти вопросы пока нет, несмотря на имеющиеся в распоряжении астрономов самые современные приборы. Главный и наиболее сложный вопрос - как и почему произошел Большой взрыв.
Наши возможности в изучении прошлого Вселенной простираются в глубь времен и останавливаются, как уже говорилось, на точке 10 × -43 с после Большого взрыва. Понять, что произошло до этого момента, может лишь теоретическая физика, и только новые гипотезы унесут нас ко времени «до» Большого взрыва.
Темная материя и темная энергия
Другой важной темой, объяснение которой, возможно, кроется в обстоятельствах Большого взрыва, является происхождение темной материи и темной энергии. Вселенная лишь на 5% состоит из вещества, которое мы можем наблюдать традиционными способами, например, в телескоп, и которое является нам в форме звезд, туманностей, галактик. Остальное состоит на 27% из темной материи и на 68% из темной энергии. Относительно темной материи сегодня выдвинуты некоторые конкретные гипотезы: эта материя невидима, она обнаруживает свое присутствие в галактиках и скоплениях галактик благодаря своей силе притяжения, она могла бы состоять из нескольких еще неизвестных типов частиц, из нейтрино (если их масса не равна нулю) или из звезд исключительно низкой яркости.
Темная энергия, напротив, по-прежнему остается загадкой. О ней известно лишь то, что она действует как отталкивающая сила и заставляет Вселенную расширяться с ускорением, а не с замедлением, как можно было бы ожидать, если бы этой энергии не было.
Красное смещение
Если одни вопросы бросают вызов тем, кто изучает происхождение Вселенной, то другие ставят под сомнение саму теорию Большого взрыва. Первый из таких вопросов касается красного смещения света галактик. Некоторые астрофизики, и среди них американский астроном Хэлтон Арп, считают, что красное смещение вызвано не только удалением галактик, но и явлением, связанным с самой природой наблюдаемых объектов. Если это так, то часть опоры, на которой зиждется теория расширения Вселенной, рухнет. Те, кто еще поддерживает теорию стационарной Вселенной Фреда Хойла, основывает свои полемические выступления именно на этом тезисе. Если Арп прав, для объяснения рождения Вселенной теория Большого взрыва просто не нужна. Впрочем, то, что предлагает Арп, встречает опровержения сторонников теории расширения Вселенной.
Циклическая Вселенная
Теории Большого взрыва и стационарной Вселенной - не единственные, объясняющие существование нашего мира. Как минимум есть еще одна, предполагающая циклическое существование Вселенной. Согласно этой теории, всякий раз, когда Вселенная подходит к концу своей эволюции, она «начинает сначала» посредством нового Большого взрыва. Возможно, при каждом возрождении Вселенная «забывает» характеристики своего прошлого и формирует новые физические законы, рождающиеся на этапе инфляции.
