В начале 20 века Эдвин Хаббл и Милтон Хьюмасон, наблюдая за далёкими галактиками, неожиданно обнаружили, что все они от нас удаляются. Более того, непрерывно увеличивается расстояние и между ними. Это означало, что когда-то в прошлом Вселенная была намного меньше, а следовательно, плотнее и горячее.
Эта модель Вселенной, расширяющейся из сверхплотного и сверхгорячего начального состояния, сейчас известна как Большой взрыв и является стандартной космологической моделью. Так, что же мы можем сказать о Большом взрыве?
Большой взрыв произошёл всюду сразу
У Вселенной нет ни центра, ни края, а расширяется каждая часть её пространства. Это означает, что если мы отмотаем время назад, то сможем вполне определённо сказать, когда Вселенная была сжата в точку — по современным данным, это было 13,8 миллиардов лет назад. Поскольку каждая точка Вселенной, как мы её знаем сегодня, занимала в точности то же место и 13,8 млрд. лет назад, то не существует какой-то конкретной точки, в которой произошёл Большой взрыв: получается, что он произошёл сразу повсюду одновременно.
Большой взрыв не объясняет возникновение Вселенной
Под «Большим взрывом» обычно понимают теорию расширения Вселенной из горячей ранней фазы. Однако иногда даже учёные используют этот термин по отношению к тому моменту времени, когда Вселенная была сжата в точку. Проблема в том, что у нас нет ни надёжных наблюдений, ни хорошей теории, которые описывали бы этот момент. Правильно (хотя и несколько неудачно) его следует называть «начальной сингулярностью».
Начальная сингулярность — это момент рождения нашей Вселенной, но это не означает, что до этого момента ничего не было.
Трудность состоит в том, что экстремально горячая начальная фаза и стремительно быстрое расширение, называемое «инфляция», которое, по всей видимости, произошло сразу после сингулярности, уничтожили, если не всю, то большую часть информации о том, что предшествовало Большому взрыву. Физики продолжают искать способы обнаружить хоть какие-нибудь признаки существования более ранней Вселенной, но пока безуспешно. Тем не менее исключить её существование мы пока тоже не можем.
Большой взрыв объясняет, откуда взялись весь водород и гелий
В 1940-х годах Ральф Альфер и Джордж Гамов показали, что ранняя Вселенная была достаточно горячей и плотной, чтобы в ней образовались практически все атомы гелия, лития и дейтерия (утяжелённого собрата водорода), существующие сейчас во Вселенной. Более поздние исследования объяснили также и то, откуда взялся первичный водород. Эти вычисления, известные как «нуклеосинтез Большого взрыва», стали одним из самых успешных предсказаний теории. Более тяжёлые элементы (такие как кислород, железо или уран) были или образованы в недрах звёзд в ходе термоядерных реакций, или возникли во время вспышек сверхновых.
Отголоски Большого взрыва ловят наши телеантенны
Самое надёжное доказательство верности теории Большого взрыва поступает нам в виде микроволн.
В начале, когда Вселенная была чрезвычайно плотной и горячей, она была практически полностью непрозрачной для электромагнитных волн. Но примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, из-за расширения её плотность и температура упали до критического уровня, и свет начал свободно распространяться в пространстве.
Этот свет существует до сих пор. Но только из-за дальнейшего расширения, его длина волны уменьшилась во много раз и теперь он представляет собой микроволновое излучение. Это излучение называют реликтовым фоном.
Микроволновой космический фон был случайно открыт в 1960-х годах Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном. А сейчас его может поймать каждый из нас. Достаточно включить телевизор на ненастроенном канале. Шум, который вы увидите на экране, отчасти вызван как раз реликтовым светом Вселенной.
Похоже, никто не любит название «Большой взрыв»
До 1960-х годов идея, что у Вселенной было начало, не была общепринятой, а среди физиков велись бесконечные споры о том, что собой представляла Вселенная в прошлом. Само название «Большой взрыв» было придумано астрономом Фредом Хойлом, который был одним из самых активных сторонников альтернативной теории, в которой Вселенная существовала и будет существовать вечно.
И хотя Хойл дал своё название оппонируемой теории в шутку, оно по каким-то причинам стало популярным. Многие космологи, однако, отмечают неудачность этого термина, поскольку то, что происходило с ранней Вселенной некорректно называть взрывом. Тем не менее, мы имеем то, что имеем.
Читать также
Как теория гравитации Эйнштейна завоевала мир
Насколько масштабна Вселенная?
Почему мы поверили в тёмную материю?
Больше статей в блоге physh.ru и telegram-канале physħ