Идея, что Вселенная однажды внезапно возникла, а не является бесконечной. До середины XX века, большинство учёных считали, что Вселенная бесконечна и не имеет возраста. Но потом теория относительности Эйнштейна дала нам большее понимание гравитации, а Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики отдаляются друг от друга в соответствии с предшествовавшими предсказаниями.
В 1964 году было случайно обнаружено реликтовое излучение,след ранней Вселенной,что, совместно с другими наблюдаемыми доказательствами, сделало Большой взрыв принятой теорией в науке. С тех пор, более продвинутые технологии, например, телескоп «Хаббл», показали нам довольно точную картину Большого взрыва и структуры космоса. Недавние наблюдения даже показывают, что расширение Вселенной ускоряется.
Но как работает Большой взрыв? Как что-то может появиться из ничего? Давайте разберёмся в том, что нам известно. Пока что забудем про самое начало. Во-первых, Большой взрыв не был взрывом. Это просто всё пространство, растягивающееся везде сразу. Изначально Вселенная была очень-очень-очень маленькой и быстро расширилась до размеров футбольного мяча. Вселенная не расширяется «во что-то»; пространство расширяется в себя само. Вселенная не может расширяться «во что-то», потому что у неё нет границ; по определению, нет ничего «снаружи» Вселенной. Вселенная — это всё, что есть.
В этой горячей, плотной среде энергия проявлялась в виде частиц, существовавших лишь в течение кратчайших периодов времени. Из глюонов образовывались па́ры кварков, уничтожавшие друг друга, испустив, может быть, ещё глюоны. Эти частицы находили другие недолговечные кварки и взаимодействовали с ними, образуя новые па́ры кварков и новые глюоны. Материя и энергия были эквивалентны не только теоретически; было настолько горячо, что они были, по сути, одним и тем же.
Где-то в это время, материя победила антиматерию. Сейчас осталось много материи и очень мало антиматерии. Каким-то образом, на миллиард и одну частицу материи пришлось миллиард частиц антиматерии. Вместо одной главной силы во Вселенной появилось несколько новых сил, действующих по разным правилам. К этому моменту Вселенная расширилась до миллиарда километров в диаметре,что привело к понижению температуры. Цикл образования кварков и превращения их обратно в энергию внезапно прекращается.
С тех пор мы работаем с тем, что имеем. Кварки начали образовывать новые частицы — адроны, такие как протоны и нейтроны. Есть много-много комбинаций кварков, образующие кучу разных адронов, но лишь некоторые достаточно стабильны, чтобы продержаться хоть сколько-то. Задумайтесь, что к этому моменту с начала Вселенной прошла лишь секунда. Вселенная, расширившись до ста миллиардов километров, теперь достаточно холодна, чтобы большинство нейтронов распались до протонов образовали первый атом — водород.
Представьте, что Вселенная — это чрезвычайно горячий суп, сто миллиардов градусов Цельсия, заполненный частицами и энергией. В течение нескольких минут, всё очень быстро остыло и успокоилось. Атомы образовались из адронов и электронов, создав тем самым стабильную и электрически нейтральную среду. Этот период иногда называют Тёмными Веками, потому что не было звёзд, а водород не давал видимому свету распространяться. Но в чём смысл видимого света, если ещё нет ничего живого, у чего могли бы быть глаза?
Когда через несколько миллионов лет водород скучивался, а гравитация подвергла его огромному давлению, стали появляться звёзды и галактики. Их излучение превратило водород из газа в плазму,до сих пор пронизывающую Вселенную и пропускающую видимый свет. Наконец появился свет!
Ладно, а что с той частью, о которой мы ничего не сказали?Что произошло в самом начале? Эту часть можно определить, как Большой взрыв. Мы вообще ничего не знаем о том, что там произошло. Там наши инструменты перестают работать. Законы природы становятся бессмысленными; даже время какое-то расплывчатое. Чтобы понять, что там произошло, нам нужна теория, объединяющая относительность Эйнштейна и квантовую механику, — над этим прямо сейчас работают множество учёных.
Но много вопросов остаётся без ответа. Были ли другие вселенные до нашей? Или наша Вселенная первая и единственная? Что привело к Большому взрыву, или он произошёл сам по себе, согласно законам, которые мы ещё не понимаем? Мы не знаем и, возможно, никогда не узнаем. Но мы знаем, что Вселенная началась именно там и родила частицы, галактики, звёзды, Землю и вас. Мы сами сделаны из мёртвых звёзд; мы не отделены от Вселенной — мы часть её. Можно даже сказать, что мы — способ Вселенной изучать себя.
Так давайте же изучать, до тех пор пока не останется вопросов!