Наша Вселенная является огромным плоским пространством, которое постоянно расширяется с определенным ускорением. Она заполнена черными дырами, галактиками, звездами, планетами и многим другим. В привычном нам виде Вселенная была не всегда. Примерно 13,8 миллиарда лет назад произошел Большой взрыв. До этого момента Вселенная представляла собой сингулярность — пространство, бесконечно сжатое высоким давлением, по необъяснимым причинам превратившееся в нашу Вселенную.
Теория Большого Взрыва описывает ранние этапы эволюции Вселенной. В ее основе лежат три фундаментальных открытия XX века:
- Альберт Эйнштейн разработал теорию относительности, которая объяснила действие гравитации в масштабах вселенной
- Александр Фридман разработал теорию о расширяющейся вселенной. Он сформулировал идею о том, что вселенная имеет пространственно-временные рамки
- Арно Пензиас и Роберт Вильсон исследовали радиопомехи и случайно обнаружили реликтовое излучение. Излучение фотонов, которые появились на ранних этапах зарождения вселенной
Вопрос о том, как сингулярность превратилась во вселенную до сих пор остается открытым, поэтому в 1981 году Алан Гут предложил инфляционную модель, которая дополнила теорию Большого Взрыва. Инфляция – это самое раннее состояние вселенной, о котором нам что-то известно. Оно длилось мельчайшие доли секунды. За это время Вселенная расширилась в несколько миллионов раз и обрела однородную структуру. Она представляла собой чистую энергию, равномерно распределенную в пространстве. Поэтому и сегодня пространство космоса равномерно заполнено объектами и имеет среднюю одинаковую температуру. В конце этапа инфляции скорость расширения Вселенной упала, а энергия начала превращаться в материю. Появились элементарные частицы: кварки, глюоны, затем протоны и нейтроны. Частицы начали сталкиваться друг с другом. Вселенная нагрелась до температуры как минимум в 10 тысяч раз превышающую температуру Солнца.
В то же время шла борьба материи и антиматерии. Противоположные частицы сталкивались и превращались в фотоны. Борьба продолжалась до тех пор, пока антиматерия полностью не исчезла. Затем Вселенная перешла в стадию нуклеосинтеза. Температура упала и примерно через 100 сек образовались ядра будущих атомов. Вселенная равномерно наполнилась протонами, гелием, бором и дейтерием. Теми веществами, из которых через сотни млн лет образовались звезды. За последующие 380 тысяч лет температура Вселенной понизилась и в новых условиях образовались первые атомы. Пространство стало пропускать сквозь себя тепловое излучение фотонов или реликтовое излучение. Оно до сих пор заполняет все пространство Вселенной. Так наступили темные века. Первые звезды, осветившие это бесконечное пространство, появились во Вселенной только через 800 миллионов лет.