Из чего состояла сингулярность и Вселенная в начале своего развития? Откуда взялись законы физики и элементарные частицы? Давайте разбираться, что говорит об этом современная астрофизика.
Конечно, мы не можем заглянуть в те мгновения, когда рождалась наша Вселенная. Но человеческий интеллект может использовать данные современной физики, химии и астрономии и просто протянуть их вспять. И довести до момента, когда начался наш мир.
Наша Вселенная «появилась на свет» 13,8 млрд лет назад. Итак, давайте посмотрим, как же она зарождалась.
Здесь и далее я буду основываться на современной космологической теории и на исследованиях Planck Collaboration - группе европейских астрофизиков, работающих в обсерватории Планка.
Сингулярность
Изначально наша Вселенная представляла собой так называемую сингулярность – то есть небольшую точку, в которой была заключена вся материя нашего будущего мира. Тогда материя еще не делилась на атомы и молекулы. А плотность сингулярности была сверхвысокой.
Почему произошел взрыв и из сингулярности стала расширяться наша Вселенная? Что заставило сингулярность выйти из стабильного состояния и взорваться? Эти вопросы остаются загадкой для ученых. Ответ на него вряд ли будет найдет – для этого мы должны выйти за пределы нашей Вселенной, а это физически невозможно.
Итак, сингулярность взорвалась и наша Вселенная стала быстро расширяться. В сингулярности температура составляла 1000 нониллионов (10 с 30 нулями) градусов. С расширением Вселенной, температура и давление стали падать.
Здесь, для простоты изложения, я пропущу несколько этапов (например, слияние кварков и глюонов), которые интересны только профессиональным ученым. Перейдем к самому интересному - как произошла наша материя в привычном виде.
Рождение частиц и законов физики
А дальше процесс стал очень интересным. Произошла серия так называемых фазовых переходов. По сути, этот процесс - аналог обычной конденсации, когда газ скапливается в жидком виде. Только тут он коснулся элементарных частиц.
За миллионную долю секунды материя прошла несколько этапов развития, что в итоге привело к образованию всех элементарных частиц и физических сил (гравитационная, электро-магнитная, а также сильные и слабые ядерные взаимодействия).
Рождение атомов и материи
Если первый этап был, по нашим меркам, почти мгновенным, то в текущем виде вещество появилось не сразу. Протоны и электроны сперва не складывались в атомы. Это произошло лишь спустя 380 тысяч лет после большого взрыва - после того, как температура заметно снизилась.
Появились первые атомы. Материя на этом этапе на 75% состояла из водорода, на 24,99% из гелия. Остальная часть пришлась на тяжелые формы водорода, гелия и лития.
Все более тяжелые элементы, включая важные для нас кислород и углерод, образовались уже в недрах звезд. А некоторые – типа драгоценных золота и платины, появились из-за космологических катастроф – столкновений звезд и галактик.
Появление звезд
Спустя миллионы лет после Большого взрыва гравитация стала главной силой, которая стала собирать вещество в звезды и планеты.
По оценкам астрофизиков из университета Аризоны (США), первые звезды появились во Вселенной через 180 млн лет. Классическая теория космологии говорит, что звезды возникли позже - спустя 400 млн лет. Но все ученые сходятся во мнении, что первые звезды были в сотни миллионов раз ярче современных. Конечно, жизнь в таких условиях зародиться все равно не могла.
В дальнейшем во Вселенной стали появляться тяжелые элементы, из них стали складываться планеты. 4,57 млрд лет назад появилось наше Солнце.
Что ж, картину рождения Вселенной ученые, и правда, более или менее представляют. Открытым пока остается вопрос - как был запущен процесс и все получилось именно так?
Бог или случай?
Как я писал в главе «Рождение частиц и материи», современная теория большого взрыва гласит – из непонятной энергетически насыщенной горячей массы появились вполне конкретные частицы. Из них в дальнейшем собрались звезды, планеты, да и мы с вами.
И как они образовались – это ключевой вопрос мировоззрения в современном естествознании.
Ученые утверждают – все частицы собрались случайным образом. То есть электроны и протоны, которые вышли из этой массы, могли быть совсем другими – более тяжелыми, иметь другие заряды. Всего в мире Вселенные рождаются и погибают бесконечное число раз и у каждой из них - свой набор параметров. В большинстве жить нельзя.
Но ведь если всего лишь чуть-чуть подправить массу протона, то электроны начнут приземляться на ядра и повсюду будет избыток нейтронов. А к чему это приведет? Мы не увидим звезд в нашем привычном понимании. Эти объекты будут жить совсем недолго – по несколько миллионов лет, и этого недостаточно ни для формирования планетарной системы, ни для условий для жизни.
Ни о каких тяжелых материалах – углероде, кислороде и железе нет и речи. Все заканчивается уже на втором элементе – гелии.
Так правда ли возможна такая случайность, которая разложила все элементарные частицы по нужным полочкам? Прям все фундаментальные частицы (их наука насчитывает 24) выстроились в нужном нам порядке случайно?
Поверить можно, но сложно. Гораздо проще поверить, что у Вселенной были изначальные законы развития. Не важно, что их задал – Небесный Бог с бородой, мегамозг или некий ген Вселенной. Все это в философии и называется понятием Бог – то есть закон, который был изначально и который все обуславливает в этом мире.
Этот парадокс в науке известен под названием «антропный принцип». В 2002 году я готовил по нему передачу для Александра Гордона. Прошло 17 лет и ничего не изменилось - ученые до сих пор не могут объяснить, как частицы выстроились случайно и идеально для появления жизни во Вселенной.
А что думаете вы? Был ли Большой взрыв и формирование материи одной большой случайностью или кто-то или что-то задумало такой сценарий изначально?