Около 15 миллиардов лет назад вся материя и энергия, которые мы можем наблюдать сегодня, сосредоточенные в области размером с копейку, начали быстро расширяться и охлаждаться, это явление было названо «Большим взрывом».
Когда температура упала до 100 миллионов. В разы больше, чем те, что преобладают внутри Солнца, силы природы приобрели свои текущие характеристики.
В этот период элементарные частицы (кварки) свободно перемещались в море энергии.
Когда вселенная расширилась и охладилась в тысячу раз больше, вся материя заняла размеры Солнечной системы.
В этот момент протоны и нейтроны образовались из кварков. Когда вселенная снова расширилась в тысячу раз, образовались атомные ядра, в т.ч. ядра гелия и дейтерия.
Все это произошло в течение одной минуты после Большого взрыва. Было еще слишком жарко, чтобы ядра могли соединиться с электронами.
- Нейтральные атомы образовались, когда Вселенной было 300 000 лет, и она была всего в 100 раз меньше, чем сегодня.
- Нейтральные атомы начали собираться, чтобы сформировать газовые облака, которые позже сформировали звезды.
К тому времени, когда Вселенная достигла одной пятой своего нынешнего размера, звезды уже сформировали группы, чтобы сформировать молодые галактики.
Когда Вселенная была в два раза меньше, чем сегодня, большинство тяжелых элементов образовалось в реакциях синтеза звезд. Наша солнечная система относительно молода, образовалась 5 миллиардов лет назад, когда Вселенная уже достигла двух третей своего нынешнего размера.
Понимание происхождения и эволюции Вселенной является одним из величайших достижений науки 20-го века.
Современные телескопы на Земле и в космосе могут наблюдать свет от галактик на расстоянии миллиардов световых лет, поэтому мы можем узнать, как выглядела молодая вселенная.
Ускорители частиц позволяют изучать физические законы, управляющие горячей материей во вселенной, вскоре после ее создания.
Спутниковые декодеры регистрируют космическое фоновое излучение, которое осталось после Большого взрыва.
Согласно основному тезису теории Большого взрыва, Вселенная в больших масштабах расширяется почти равномерно от своего начального состояния, в котором плотность вещества была почти бесконечной.
Все предсказания теории Большого взрыва были подтверждены наблюдением.
Модель Большого взрыва имеет некоторые ограничения:
- мы не знаем, как выглядела Вселенная до Большого взрыва,
- мы не знаем, что произойдет в будущем, когда у последней звезды закончится ядерное топливо.
Альберт Эйнштейн показал, что однородное распределение материи хорошо согласуется с его теорией относительности. Он предположил, что Вселенная статична (в больших масштабах она имеет ту же форму).
В 1922 году Александр Фридман заметил, что Вселенная Эйнштейна нестабильна: малейшее возмущение может вызвать начало расширения или сжатия. В то же время американский астроном М. Слайфер получил первые доказательства того, что галактики удаляются.
В 1929 году Эдвин мистер Хаббл показал, что скорость побега галактик приблизительно пропорциональна расстоянию от Земли.
Расширение Вселенной доказывает, что в своем первоначальном состоянии она была очень плотной и только в результате эволюции образовались галактики, расположенные далеко друг от друга.
В общей теории относительности пространство и распределение материи тесно связаны. Само пространство расширяется, и средняя плотность вещества во вселенной постоянно уменьшается.
Расширение Вселенной можно сравнить с растущим пирогом с изюмом (пирог - это космос, изюм - это скопления галактик). Когда тесто увеличивается, изюм удаляется друг от друга, скорость разделения пропорциональна расстоянию между ними, то есть количеству теста, разделяющему их.
Свидетельства расширения Вселенной накапливались уже более шестидесяти, первым признаком было покраснение излучения галактики.
Галактики излучают или поглощают свет на определенных длинах волн сильнее, чем на других. Если галактика удаляется, линии излучения или поглощения перемещаются в направлении большей длины волны, что означает, что соответствующий свет становится красным.
Для близких галактик красное смещение мало, в то время как краснота удаленных объектов (радиогалактик и квазаров) огромна.
Некоторые из них уходят со скоростью, в 0,9 раза превышающей скорость света. Хаббл подсчитал галактики в разных частях неба и показал, что они были распределены довольно равномерно. Основной принцип космологии заключается в том, что в достаточно больших масштабах Вселенная является однородной.
Хотя мы не знаем, какие были условия в ранней Вселенной, не было четко объяснено, как образовались галактики, как они распались.
Мы не знаем, что послужило причиной Большого взрыва, было ли что-то раньше и есть ли в нашей вселенной братья и сестры, почему у постоянной природы есть такие ценности, как у них.
