Всем привет! Зрелище взрыва всегда завораживало человека… (взрыв бочки) Человек, по своей природе любит разрушения и взрывы. Но есть один взрыв, который породил начало ВСЕМУ… (Заставка)
13,8 млрд лет назад произошло то, что мы называем Большим взрывом, но был ли это вообще взрыв? Что было ДО него? И почему люди решили, что всё было именно так?
Теория Большого взрыва выходит за рамки человеческого понимания реальности. Вопрос «что было раньше?» (знак вопроса) и «сколько времени это было?» не имеет никакого логического оправдания. Слово «было» относится к понятию времени, а его тогда ещё не было. Невозможно определить, где было начало Вселенной и какого размера она была. Размер и местоположение - это понятия, относящиеся к существованию пространства, которого также не существовало до Большого взрыва.
Первым шагом в развитии теории Большого взрыва стало открытие, сделанное в 1912 году Весто Слайфером (вот этот мужик).
Этот американский астроном заметил, что спиральные туманности, которые он изучал, имеют красное смещение (картинка линий света), что означает, что они отдаляются от Земли. Космос расширяется (расширение космоса).
Сам Весто Слайфер не выдвигал никаких гипотез о происхождении Вселенной, тупо наблюдал. Сделал это Жорж Леметр (священник, кстати) в 1927 году. Он заявил, что, поскольку Космос расширялся, он должен был быть единственной точкой в начале своего существования, неким «изначальным атом
В 1927 году бельгийский математик, физик и католический священник Жорж Леметр первым сформулировал зависимость между расстоянием и скоростью галактик. Леметр считал, что в какой-то период времени в прошлом вся масса Вселенной была сосредоточена в одной точке. В адрес Леметра звучала критика о предвзятости на основе религиозных предубеждений».
Рассмотрим взрыв с самого начала…
Первая эра - Планковская эра, да-да, того сама Макса! Предположительно длилась от 0 до 10 в-43 секунды и названа она так потому, что измерить ее продолжительность можно только планковским временем (5,391 247(60)⋅10⁻⁴⁴ с, непонятно, как Планк это посчитал). Состояние Вселенной в этот период времени было, ну ОЧЕНЬ нестабильным. В это время вся материя содержалась в единственной маленькой точке бесконечной плотности и температуры.
Тогда вся материя существовала в виде очень компактного шара (или точки), но скорее шара, он объёмный, с бесконечной, в прямом смысле, плотностью и температурой. Это состояние носило название сингулярности.
Теория Большого Взрыва является лишь одной из множества гипотез возникновения Вселенной, но только она получила всеобщую популярность. Она не только объясняет источник всей известной людишкам материи, законов физики и большую структуру Вселенной, она также описывает причины расширения Вселенной и многие другие феномены.
Дальнейшие научные исследования и наблюдения все больше и больше говорили в пользу теории Большого взрыва. С конца 60-х годов и вплоть до 1990-х астрономы и космологи провели ЕЩЁ больше исследований вопроса Большого взрыва и нашли решения для многих проблем, стоящих на пути у данной теории. Так сказать стирали всех конкурентов, эх, даже учёные!
Среди этих решений, например, работа Стивена Хокинга, кстати, режиссёра фильма «Стартрек», и ещё нескольких физиков, которая доказала, что сингулярность являлась неоспоримым начальным состоянием модели Большого взрыва. В 1981 году физик Алан Гут вывел теорию, описывающую период быстрого космического расширения (эпохи инфляции, о которой мы ещё поговорим), которая решила множество ранее нерешенных теоретических вопросов и проблем.
Где-то с 10-43 до 10-36 секунды во Вселенной появились гравитационные силы, сильные и слабые ядерные взаимодействия и электромагнетизм.
В период примерно с 10-36 до 10-32 секунды после Большого взрыва температура Вселенной стала достаточно низкой (1028 К = 754.9 С). Стало «холодно».
Спустя некоторое время началась электрослабая эпоха…
Электрослабая эпоха закончилась через 10-12 секунд после Большого взрыва, а затем началась эпоха кварков или, по-другому, инфляция. К тому времени Вселенная достаточно остыла. Все доступные частицы могут набирать массу, ведь даже у «невесомого» нейтрино есть масса. Однако температура все еще очень высока для того, чтобы кварки слились и образовали протоны и нейтроны.
Затем началась инфляционная эра и деньги тут ни при чём. За этот период Вселенная выросла во много раз. Тогда Космос был горячей смесью элементарных частиц, кварков. Расширение Космоса способствовало его охлаждению. Через некоторое время после Большого взрыва элементарные частицы (кварки) объединились в более сложные, например протоны и нейтроны. Во время инфляции Вселенная расширялась в геометрической прогрессии, очень быстро и выросла от размера протона до размера человеческого кулака. Во время инфляции вселенная расширялась со скоростью, превышающей скорость света, то есть быстрее 300 тысяч километров в час, однако физика этого расширения до сих пор не ясна. Космическая инфляция закончилась быстро, и позже Вселенная начала расширяться.
Вскоре после того, как инфляция закончилась, началась эра адронов (адроны – частицы, состоящие из кварков, протоны и нейтроны). 1 микросекунда после Большого взрыва... К этому времени температура упала до такой степени, что кварки из предыдущей эры могли объединиться в адроны. К концу этого периода остались только легкие стабильные адроны: протоны и нейтроны. Эпоха адронов закончилась через 1 секунду после Большого взрыва. Я уже столько рассказал, а это только 1 секунда!!!
Когда Вселенная постарела на одну секунду, ее температура стала достаточно благоприятной для образования другого класса элементарных частиц — лептонов. Уже очень много странных частиц я назвал, поэтому им можно будет посвятить отдельный ролик. Лептоны — это своего рода элементарные частицы в природе, например, электроны и фотоны. Таким образом, к этому времени начали формироваться лептоны и антилептоны, и это производство продолжалось 10 секунд.
К этому моменту Вселенная содержит протоны, нейтроны, электроны и фотоны. Теперь настало время для начала самого важного процесса - нуклеосинтеза. Проще говоря, нуклеосинтез — это процесс, в котором новые атомные ядра образуются из ранее существовавших нуклонов и меньших ядер, можно сказать начали зарождаться ядра атомов, в результате слипания нейтронов и протонов. Так образовались все сложные вещества в нашей Вселенной. Так что теперь, в возрасте 2 минут, температура нашей «девушки» стала ниже 1,2 миллиарда градусов Кельвина, что равно страшному числу - 666 666 649 градусов по Цельсию. Через две минуты после Большого взрыва появился дейтерий (водород-мутант, с лишним нейтроном), который образовался в результате слияния протонов и нейтронов. Впервые после Большого Взрыва появилось ядро, которое сложнее, чем один протон…
Через 3 минуты Вселенная расширилась настолько, что столкновения ядер, в результате которых могли бы образовываться новые ядра, происходят редко.
Через 379 тысяч лет Вселенная охладилась достаточно (до 3000 градусов по Цельсию) для того, чтобы из ядер и электронов могли образоваться атомы.
Через 600 миллионов лет после Большого взрыва стали формироваться галактики. Плотные и холодные облака газа сжимались, грелись изнутри— и вот зажглись первые звезды. В их недрах начался синтез более тяжелых элементов, вплоть до железа, а иногда и до золота или свинца. Через пару миллиардов лет Вселенная стала отдаленно напоминать то, что мы видим сегодня. Самая молодая фотка вселенной это фотография одной удалённой галактики, которая находится на расстоянии 13,2 млрд световых лет. То есть, Вселенной тогда было 600 млн лет. Свет – прекрасный переносчик информации, и, в некотором смысле, машина времени.
Массивные звезды первого поколения заканчивали свои жизни грандиознейшими взрывами, во время которых возникли элементы тяжелее железа. Потом из этого вещества сформировались звёздные системы второго поколения, в том числе и наша Солнечная система… Родной домик...
Но какой же уважающий себя учёный будет соглашаться с другими??? Ведь даже Альберт Эйнштейн поначалу не принимал теорию Большого взрыва. Критиковал её авторов. И не собирался использовать её в своих трудах…
Модифицированная теория большого взрыва - это работа физика Кембриджского университета, кстати, лауреата Нобелевской премии Роберта Пенроуза. По его словам, существование вселенных циклично, это как у червей, поколение личинок чередуется с поколением червей. В каждой последующей вселенной количество материи ограничено. Спустя сотни миллиардов лет последние звезды сгорают. Остается только радиация. Она движется со скоростью света, а это значит, что для нее не существует времени. Так что ее тоже нет. Однако из излучения возникает частица, которая по неизвестным науке причинам создает новую вселенную.
По мнению других ученых, Вселенная не могла появиться из пустоты, поэтому и Большому взрыву есть логичное объяснение. На их взгляд, наша Вселенная существовала всегда, но в один момент начала быстро расширяться и расти, порождая новые вселенные. И наша Вселенная лишь одна из множества появившихся из-за расширения Мегавселенной. Есть еще одна теория, которая говорит о раннем существовании других Вселенных, которые предшествовали появлению нашей, как обезьяна предшествовала человеку. Предполагается, что их было минимум две, а Большой взрыв произошел в результате их столкновения, которое породило новую Вселенную.
Также причиной Большого взрыва могло стать столкновение двух гипер-чёрных дыр, одна из которых состояла из материи, а другая – из антиматерии. Самая странная, по-моему, версия… В результате аннигиляции выделилось колоссальное количество энергии, которая стала энергией Большого взрыва. Это энергия, которая больше энергии батарейки и нескольких ядерных бомб, миллионы тонн антивещества – счастливая жизнь землян на протяжении 5 млрд лет, потому что 1 кг антивещества даёт энергии на полчаса жизни всей нашей планете. Так случилось, что гипер-чёрная дыра, состоящая из материи, содержала большее количество вещества, чем гипер-чёрная дыра из антиматерии. Поэтому после аннигиляции часть материи уцелела. Из этих остатков материи теперь состоит наша Вселенная. Если бы количество вещества в гипер чёрной дыре из антиматерии оказалось больше, чем в чёрной дыре из материи, тогда наша Вселенная состояла бы из антиматерии.
По мнению некоторых ученых, Вселенная являлась медленно эволюционирующим пространством, которое находилось в некой фазе сна. Такой тип Вселенной имеет стабильное состояние, но если его перекроет еще более стабильное, на его месте возникнет новое образование. Стабильное состояние нашей Вселенной окончилось резким расширением, называемым Большим взрывом. Но если следовать этой теории, то и история нашей Вселенной может закончиться таким же образом, а вместе с ней, возможно, оборвется наша жизнь. Но это всего лишь предположение… Можно не беспокоиться…
Сегодня космологи могут с довольно высокой точностью проводить измерения различных параметров и характеристик модели Большого взрыва, не говоря уже о более точных вычислениях возраста окружающего нас космоса. А ведь все началось с обычного наблюдения за массивными космическими объектами, расположенными во многих световых годах от нас и медленно продолжающих от нас отдаляться. И, несмотря на то, что мы понятия не имеем, чем это все закончится, чтобы выяснить это, по космическим меркам на это потребуется не так уж и много времени.
Вселенная, а точнее её появление таит множество загадок, например, существование Тёмной материи, появление известных нам химических элементов, появление законов физики, и устройство этого мира. А пока что нам стоит просто насладиться зрелищем взрыва, который породил самую таинственную вещь… Жизнь…
