Большой Взрыв и после

Наверное, все помнят ещё со школы, что всё вокруг было создано во время Большого Взрыва, и, пожалуй, большинство людей всё-таки придерживается этой версии. Оно и понятно: это самая продуманная космологическая модель развития ранней Вселенной. Однако даже здесь есть некоторые нестыковки, определённые странности, которые ещё предстоит хорошо изучить и объяснить. Итак, как же всё началось по версии этой космологической модели и что в ней не так?

ctbm2rsВсё началось с большоооого взрыва. Ну прямо с огромного (и при этом очень маленького) Взрыва, но называют его почему-то лишь Большим. Это, наверное, все знают. А знаете, что было до этого Большого Взрыва? Не знаете? Никто не знает. До Большого Взрыва даже времени не существовало, зато существовала космологическая сингулярность – такая штука, обладающая бесконечно малым размером, но бесконечно большой плотностью, давлением, температурой. Просуществовала она и бахнула. Бахнула она вся и по-особенному: взорвалось само пространство, что и привело к движению всего вещества. Пространство и время возникло в Большом Взрыве и начало расширяться. Центра взрыва не было, ведь условия были одинаковыми везде. Взорвалось вообще всё. Правда, «всё» — это громко сказано, ведь тогда всё было лишь маленькой точкой, которая начала расти и раздуваться. Ранняя Вселенная была очень горячей. Чтобы было понятно — ОЧЕНЬ ГОРЯЧЕЙ. Протоны и нейтроны не могли создать устойчивые ядра просто потому, что при следующем соударении с тяжёлой частицей они опять распадались на элементарные. В итоге лишь после трёх минут (ага, всего трёх) температура снизилась до такой, чтобы могли образовываться устойчивые ядра. Именно тогда и образовались дейтерий, гелий-3 и гелий-4, ну и совсем крохи лития-7. Однако времени на образование этих устойчивых ядер тоже было не так уж и много: частицы разлетелись друг от друга, и вероятность их соударения снизилась до минимальной. Все остальные элементы образовались уже при рождении звезд.

pwgxeauНа моменте образования первых ядер, включая устойчивые, и начались странности (для нас, людей, конечно же). Всё в нашей Вселенной стремится к симметрии. Есть вещество, есть антивещество, и они после Большого Взрыва должны были быть в равных количествах, которые при соударении друг с другом должны были аннигилировать, но впоследствии что-то пошло не так и вещества оказалось больше, чем антивещества. Именно благодаря этому мы имеем сейчас планеты, звёзды и галактики вместо общего ничего. И это странно. Это очень странно! Точный и полный ответ физики дать затрудняются. Последние эксперименты показали, что антивещество распадается быстрее вещества. Объяснения этому увидим мы, скорее всего, лишь в ближайшей новой теории.


Итак, наша Вселенная всё же образовалась. Время, пространство, первые элементы вещества — всё это начало разлетаться в разные стороны. Через пару сотен миллионов лет Вселенная остыла достаточно, чтобы могли появиться первые звёзды, галактики. И здесь тоже не обошлось без странностей. Первые звёзды появились буквально через 100-200 миллионов лет после Большого Взрыва (по последним данным ), однако в то время они имели лишь один водород и крохи гелия, так что для термоядерной реакции им необходимо было иметь массу, примерно равную сотне масс Солнца, и жили бы такие звёзды не более 2 млн лет, после чего радовали бы Вселенную взрывом сверхновой, что в свою очередь означает, что количество этих взрывов в то время должно было быть огромным, а даже один взрыв сверхновой мешал созданию следующих звёзд вокруг неё, своеобразно «раздувая» облака межзвёздного газа, а ведь ещё необходимо было образовывать галактики! Так что именно не так? Звёзды первого поколения — звёзды-гиганты, в основе которых лежал практически один водород, по современным прикидкам, должны были существовать в одно время со звёздами второго поколения, уже содержащими достаточное количество тяжёлых элементов, появившихся после взрывов звёзд первого поколения, а также эти же звёзды второго поколения должны были образовывать галактики. И при этом взрывы сверхновых (первое поколение) мешали бы созданию звёзд второго поколения. Запутанно? Странно? Не то слово. Так каким образом за столь короткий промежуток времени сформировались звёзды второго поколения и галактики? Ответа пока нет. Ждём исследований астрофизиков и их выводов.

Так что же мы всё-таки знаем и в чем уверены?! Ну… Мы точно знаем, что Вселенная НЕ бесконечна, но она бесконечно разлетается, куда пространство и время глядят. Хотя, возможно, когда-нибудь она захочет схлопнуться назад в космологическую сингулярность – это желание вселенной вызвано циклической теорией . Ну или наоборот. Неважно это. Ну а если кто-то хочет узнать точно, что его любимую вселенную будет ждать в будущем, то он может посчитать среднюю плотность вещества в современной Вселенной, и если она не будет превышать некоторого критического значения (в теории это значение есть), то Вселенная будет вечно расширяться, а вот если нет, то придётся нам всем опять ютиться в бесконечно малой точке чего-то там, ведь пространство и время в таком случае опять исчезнут. Почему рассчитать должны именно вы, а не я? Почему я просто так вам не сказал, что нас всё-таки ждёт? Ну… А как же интрига?


Хотя всё гораздо проще: наши экспериментальные данные недостаточно хороши и надёжны, чтобы точно встать на сторону вечного расширения или сжатия.


Ну а раз всё-таки мы расширяемся (пока, по крайней мере), то с какой скоростью? Давайте поговорим о скорости расхождения галактик друг от друга. Тут всё просто. Скорость удаления галактики прямо пропорциональна её расстоянию от нас ( закон Хаббла ). Постоянная Хаббла определяет скорость расширения пространства вокруг кого-либо в нашей Вселенной. Вот только есть одна маленькая деталь: не все галактики подчиняются этому закону. К примеру, галактика Андромеда вообще летит к нам. Закон Хаббла описывает лишь среднее поведение галактик. Для галактик, находящихся далеко от нас, закон очень даже точно выполняется. А что не так с нами и Андромедой? Мы просто друг на дружку гравитационно воздействуем, вот и помехи возникают.

Ещё одна «фишка» закона Хаббла: согласно ему, некоторые галактики удаляются от нас со сверхсветовой скоростью. И наверняка многие, кто помнит хоть смутно теорию относительности Эйнштейна, начнут возмущаться. Спокойствие. Специальная (или Частная) теория относительности (СТО) применима лишь к «нормальным» скоростям, т.е. движению в пространстве, а вот в законе Хаббла говорится также и о расширении самого пространства, т.е. СТО не нарушается, свет всё ещё самый быстрый. А можем ли мы увидеть галактики, движущиеся со скоростью, превышающей скорость света? Да. Опять же «фишки» этого закона. Фотон может двигаться быстрее, чем удаляется Земля, как только войдёт в «сферу Хаббла» , и догонит нас рано или поздно.

К слову, расширение Вселенной не расширяет объекты в ней. Галактики остаются абсолютно такого же размера, какого они и были. Точнее, это влияет на расхождение объектов друг от друга, но в конечном итоге взаимное притяжение этих объектов пересиливает расширение и образуется устойчивое равновесное состояние, позволяющее галактике нестись единым комочком материи в дальнюю неизвестность.

By | 2016-11-06T07:44:32+00:00 03/03/2016|Categories: Научпоп|0 Comments

About the Author:

Angry bird