Большой взрыв что такое: Большой взрыв • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания» |

Содержание

Большой взрыв, Бог и Стивен Хокинг

В этом году скончался великий британский физик и пропагандист науки Стивен Хокинг. В ближайшее время на русском языке выйдет книга «Краткие ответы на большие вопросы» — сжатая версия основных идей и взглядов Хокинга. «Горький» публикует фрагмент первой главы книги.

В момент Большого взрыва начала существовать вся Вселенная, а вместе с ней и пространство. Все расширялось, как надуваемый воздушный шарик. Но все-таки откуда взялись энергия и пространство? Каким образом все произошло? Неужели Вселенная, полная энергии, головокружительные пространства космоса и все, что в нем есть, просто возникли из ничего?

Некоторые считают, что в этот момент в игру вступает Бог. Что именно Бог создал энергию и пространство. Большой взрыв — это момент Творения. Но наука утверждает иное. Рискуя создать себе проблемы, смею утверждать, что мы сейчас гораздо лучше понимаем природные явления, которые пугали викингов. Мы даже можем пойти дальше прекрасной симметрии вещества и энергии, открытой Эйнштейном. Размышляя о зарождении Вселенной, мы можем использовать законы природы и выяснить, возможно ли объяснить этот феномен исключительно существованием Бога.

Я рос в Англии. Годы после Второй мировой войны были временем самоограничений. Нам говорили, что за все надо платить. Но спустя много лет научной деятельности я могу сказать, что на самом деле можно бесплатно получить целую Вселенную.

Главной тайной Большого взрыва остается вопрос: каким образом вся фантастически огромная Вселенная пространства и энергии могла материализоваться из ничего? Секрет кроется в одном очень странном космическом явлении. Законы физики требуют существования того, что называется «отрицательной энергией».
Чтобы помочь вам вникнуть в эту странную, но важную идею, позвольте провести простую аналогию.

Представьте человека, который хочет сделать холм на ровном месте. Холм — это Вселенная. Для реализации своего замысла нашему человеку нужно выкопать яму в земле и использовать почву для насыпки холма. То есть он создает не только холм — он создает еще и яму, по сути — отрицательную версию холма. Вещество, которое было в яме, теперь находится в холме, так что все идеально уравновешено. Точно такой же принцип лежит в основе создания Вселенной.

Когда Большой взрыв произвел огромное количество положительной энергии, он одновременно произвел такое же количество отрицательной энергии. Таким образом, отрицательная и положительная энергии в сумме дают ноль — как обычно. Очередной закон природы.

А где сейчас вся эта отрицательная энергия? В третьем ингредиенте нашего космического кулинарного рецепта — в пространстве. Может показаться странным, но, согласно законам природы, имеющим отношение к гравитации и динамике — одним из древнейших научных законов, — пространство является огромным хранилищем отрицательной энергии. Достаточной, чтобы все уравновесить и свести к нулю.

Я понимаю, что, если вы не сильны в математике, в это трудно поверить, но это правда. Безграничная сеть миллиардов и миллиардов галактик, между которыми действуют силы взаимного тяготения, ведет себя как гигантский накопитель. Вселенная похожа на огромный аккумулятор, хранящий отрицательную энергию. Положительная сторона вещей — масса и энергия, которую мы знаем сегодня — это холм. Соответствующая яма, или отрицательная сторона вещей, находится в пространстве.

Но что это значит для нашего стремления выяснить, есть ли Бог? Это значит, что если Вселенная сводится к нулю, то для ее создания Бог не нужен. Вселенная — идеальный бесплатный ланч.

Поскольку мы знаем, что сумма положительного и отрицательного дает ноль, остается лишь выяснить, что — или, осмелюсь сказать, кто — запустило весь этот процесс. Что могло стать причиной спонтанного возникновения Вселенной? Поначалу это кажется непостижимой загадкой — в конце концов, в повседневной жизни вещи не возникают сами по себе. Нельзя щелкнуть пальцами и получить чашечку кофе, когда вам этого хочется. Кофе надо приготовить из разных компонентов: из кофейных зерен, воды — возможно, даже добавить молока и сахара. Но давайте отправимся в глубину этой кофейной чашки — сквозь частицы молока доберемся до атомов и попадем на субатомарный уровень. Мы окажемся в мире, где вполне реален этот фокус: здесь все может создаваться из ничего. По крайней мере, на некоторое время. Дело в том, что на этом уровне такие частицы, как протоны, ведут себя согласно законам природы, которые мы называем квантовой механикой. И они действительно могут возникать случайно, соединяться на время, а потом исчезать снова, чтобы появиться где-то в другом месте.

Поскольку мы знаем, что Вселенная изначально была очень мала — возможно, даже меньше протона, — это приводит нас к одному примечательному выводу. Вселенная при всей своей головокружительной величине и сложности могла просто внезапно начать существование, не нарушая при этом законов природы. И с этого момента в процессе выброса гигантского количества энергии пространство начало расширяться и становиться местом для хранения всей отрицательной энергии, необходимой для подведения сальдо. Конечно, тут опять возникает принципиальный вопрос: может быть, Бог создал законы квантовой физики, которые допустили Большой взрыв? Короче, нужен ли Бог для того, чтобы произошел Большой взрыв? Не имею ни малейшего желания оскорблять чувства верующих, но, на мой взгляд, у науки есть более убедительное объяснение, чем наличие божественного Творца.

Повседневный опыт подсказывает, что все происходящее возникает из-за того, что случилось раньше во времени, поэтому нам естественно думать, что нечто — возможно, Бог — должно было стать причиной начала существования Вселенной. Но если говорить о Вселенной в целом, это не обязательно. Представьте ручей, бегущий по горному склону. Что является причиной ручья? Ну, допустим, раньше в горах прошли дожди. А что стало причиной дождей? Хороший ответ — солнце светит над океаном, влага испаряется, и в небе образуются облака. Прекрасно; а что является причиной солнечного света? Если заглянуть внутрь Солнца, мы увидим процесс, называемый синтезом, во время которого атомы водорода соединяются, образуя гелий, и выделяется огромное количество энергии. Пока все хорошо. А откуда взялся водород? Ответ: от Большого взрыва. И вот тут принципиальный момент. Законы природы не только говорят, что Вселенная может внезапно возникнуть без посторонней помощи, как протон, но и не исключают того, что у Большого взрыва вообще не было причины. Никакой.

Это объяснение опирается на теории Эйнштейна и его идею о том, что пространство и время во Вселенной имеют фундаментальную взаимосвязь. В момент Большого взрыва произошло нечто очень интересное. Началось само Время.

Чтобы понять эту ошеломительную идею, представьте себе черную дыру, плывущую в пространстве. Типичная черная дыра — это звезда, масса которой столь велика, что она обрушивается внутрь себя. Она настолько массивна, что даже свет не может преодолеть силу ее гравитации, вот почему она почти идеально черная. Гравитационное притяжение настолько сильное, что оно искривляет и искажает не только свет, но и время. Чтобы это понять, представьте часы, которые затягивает в эту дыру. По мере того как часы приближаются к черной дыре, они начинают идти все медленнее и медленнее.

Время начинает замедляться. И вот часы оказались в черной дыре — предположим, они смогут выдержать невероятную силу гравитации. И что же? Они совсем остановятся. И остановятся не потому, что сломались, а потому, что внутри черной дыры времени не существует. Именно так было при рождении Вселенной.

За последнюю сотню лет мы добились впечатляющего прогресса в понимании Вселенной. Теперь мы знаем законы, которые управляют всем, что происходит везде, кроме самых экстремальных ситуаций, таких как происхождение Вселенной или существование черных дыр. Роль, которую играло время при рождении Вселенной, на мой взгляд, является ключевым фактором для отказа от необходимости иметь великого Создателя и для понимания того, как Вселенная создала сама себя.

По мере путешествия во времени к моменту Большого взрыва Вселенная будет становиться все меньше и меньше — пока не достигнет точки, где превратится в пространство настолько малое, что станет, по сути, одной бесконечно малой, бесконечно плотной черной дырой. И так же, как в современных черных дырах, существующих в пространстве, законы природы в ней будут действовать весьма своеобразно. Согласно этим законам, время там должно остановиться. Нельзя продвинуться во времени до начала Большого взрыва, потому что до Большого взрыва времени просто не существовало. Наконец мы обнаружили то, у чего нет причины, потому что нет времени, в котором могла возникнуть эта причина. Для меня это означает, что нет возможности существования Творца, потому что нет времени, в котором этот Творец мог бы существовать.

Люди хотят получить ответы на серьезные вопросы — например, почему мы здесь. Никто не ждет, что ответ будет простым, поэтому все готовы приложить к нему некоторые усилия. Когда меня спрашивают, создал ли Вселенную Бог, я говорю, что этот вопрос не имеет смысла. До Большого взрыва времени не существовало, поэтому у Бога не было времени для ее создания. Это все равно что спросить, как пройти на край Земли. Земля — сфера, у которой нет края, поэтому искать его бессмысленно.

Верю ли я? Каждый волен уверовать во что угодно, и, на мой взгляд, это самое простое объяснение того, что Бога нет. Никто не создавал Вселенную, и никто не управляет нашей судьбой. И это подводит меня к глубокой мысли: вероятно, нет ни рая, ни загробной жизни. Думаю, вера в загробную жизнь — лишь принятие желаемого за действительное. Этому нет никаких надежных свидетельств, и предположение о загробной жизни рассеивается на фоне того, что нам известно в науке. Полагаю, мы, умирая, превращаемся в прах. Но в том, что мы живем, что мы на что-то оказываем влияние, что мы передаем гены нашим детям, конечно, есть смысл. У нас есть одна жизнь, чтобы оценить великий замысел Вселенной, и за это я чрезвычайно благодарен.

Переводчик Сергей Бавин, научный редактор Владимир Сурдин
Книга выйдет в издательстве «Бомбора».

«Почему произошёл Большой Взрыв? Что вызвало такой взрыв?» — Яндекс Кью

Что такое Большой Взрыв? | Astronomy Essentials

Хронология Вселенной от Большого взрыва до наших дней. Крайний слева изображает самый ранний момент, который мы можем исследовать, когда период космической инфляции привел к взрыву экспоненциального роста Вселенной. В течение следующих нескольких миллиардов лет расширение Вселенной постепенно замедлялось, поскольку материя во Вселенной притягивалась к себе под действием силы тяжести. Совсем недавно расширение снова начало ускоряться, поскольку отталкивающие эффекты темной энергии стали доминировать в расширении Вселенной. Узнайте больше об этом изображении от НАСА.

Вы, наверное, слышали о Большом взрыве как о событии, породившем нашу Вселенную. Возможно, вы знаете, что большинство космологов считают, что это произошло примерно 13,8 миллиарда лет назад. Трудно представить себе, что в момент Большого взрыва вся энергия во Вселенной — часть из которой позже стала галактиками, звездами, планетами и людьми — была сосредоточена в крошечной точке, меньшей, чем ядро планеты. атом. И не только материя родилась в Большом Взрыве. По мнению современных космологов, материя и пространство и время все началось, когда эта микроскопическая точка внезапно бурно и экспоненциально расширилась.

Считается, что первые атомы образовались, когда Вселенной было около 400 000 лет. До этого Вселенная была просто слишком горячей и слишком энергичной, чтобы атомные ядра могли захватывать электроны. По мнению космологов, первые звезды зажглись примерно через 250 миллионов лет после Большого взрыва, а первые галактики — вскоре после него.

Космический телескоп Хаббл сделал это изображение чрезвычайно далекой галактики под названием UDFj-39.546284. Этот объект имеет красное смещение z ~ 10, что означает, что он существовал примерно через 480 миллионов лет после Большого взрыва. Изображение предоставлено NASA/ESA/Garth Illingworth/Rychard Bouwens/the HUDF09 Team/Wikimedia Commons. Вот еще один чрезвычайно далекий (и, следовательно, старый) объект, захваченный космическим телескопом Хаббла в 2016 году. Галактика GN-z11, показанная на врезке, видно, что это было 13,4 миллиарда лет назад, всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял всего 3% от ее нынешнего возраста. Галактика сияет яркими молодыми голубыми звездами, но на этом изображении выглядит красной, потому что ее свет растянулся до более длинных спектральных длин волн в результате расширения Вселенной. Изображение предоставлено NASA/ESA/P. Oesch/G. Brammer/P. van Dokkum/G.Illingworth/Hubblesite.

Большой взрыв относится к теории. Как же может быть иначе? Нынешняя версия теории Большого взрыва — та, которую чаще всего используют современные космологи — называется моделью Lambda-CDM. Он постулирует, что наша Вселенная началась в определенный момент, расширилась, стала плоской (т.е. имеет нулевую кривизну) и состоит на 5% из барионов (т.е. материи, из которой состоит все, что мы видим — галактики, звезды, планеты, люди)27. % холодной темной материи (отсюда и «CDM» в названии теории) и 68% темной энергии.

Модель Lambda-CDM также утверждает, что Вселенная расширяется со скоростью, называемой Lambda (греческая буква), и подчиняется принципам общей теории относительности Эйнштейна. Модель Lambda-CDM оказалась впечатляюще успешной в объяснении того, что мы наблюдаем во Вселенной. Делает предсказания, неоднократно подтверждаемые наблюдениями. Но это не без проблем; как и все научные теории, модель Lambda-CDM продолжает развиваться.

Теперь давайте остановимся на мгновение, чтобы мы могли провести различие между появлением всей этой энергии при Большом Взрыве и ее внезапным расширением. В этом смысле Большой Взрыв не был событием, которое вызвало нашу вселенную. Скорее, это было событие, когда родило вселенную . Почему это различие важно? Это важно, потому что, хотя наука смогла установить историю Вселенной вплоть до того момента, когда эта крошечная точка внезапно создала весь наш космос, что предшествовало этому, причина появления этой крошечной точки энергии в первую очередь неизвестна. , и может навсегда остаться непознаваемым.

Большой взрыв — это теория, которую мы создали для объяснения того, как возникла Вселенная, которую мы видим вокруг себя. Он не пытается ответить на самый распространенный вопрос, который мы, люди, задаем о происхождении космоса: почему? И на этот вопрос, вероятно, нельзя ответить, потому что, по определению, что бы ни вызвало появление этой крошечной точки энергии, содержащей семена всего, что когда-либо будет, не принадлежало этой вселенной.

Следовательно, что бы ни вызвало Вселенная не оставила нам никаких доказательств своего существования для изучения, никаких ключей к тому, что это такое. Вероятно также, что, будучи чем-то совершенно вне вселенной, мы в любом случае не смогли бы ее постичь. Законы физики, движения, гравитации, электромагнетизма, термодинамики просто не применялись в момент рождения Вселенной, потому что они еще не существовали: они, конечно, не могут описать присутствие и происхождение этого крошечного семени.

Это не остановило космологов, изучающих историю и крупномасштабное строение Вселенной, от попыток ответить на такие вопросы, конечно, потому что такова природа науки. Некоторые люди приписывают существование этого крошечного семени энергии богу, поскольку люди на протяжении веков изобретали богов, чтобы объяснять вещи, которые они не могли понять, но нет абсолютно никаких причин верить этой идее, кроме, возможно, принятия желаемого за действительное. Мы определенно не наблюдаем ничего в истории Вселенной, чтобы предположить, что ее происхождение было чем-то иным, кроме естественного события, даже если мы не можем этого понять. С другой стороны, нет ничего, что указывало бы на то, что происхождение нашей Вселенной было 9 лет назад. 0003, а не , вызванный богом.

Представление художника об истории вселенной и стреле времени. Теория Большого взрыва предполагает, что время движется в одном направлении. Однако ученые обнаружили, что на квантовом уровне, в сфере субатомных частиц, многие процессы являются тем, что мы называем «обратимыми во времени»: нет различия между прошлым, настоящим и будущим. Изображение через Forbes.

Модель Lambda-CDM также утверждает, что само время началось с Большого Взрыва на том основании, что если нет событий, то нет времени и для измерения. Это поднимает старый философский вопрос о том, является ли время человеческой конструкцией или существует независимо от нас. Этот вопрос волновал некоторых из величайших философов и ученых, но никогда не давал удовлетворительного ответа. Тем не менее, если мы определяем время как период, проходящий между событиями, справедливо будет сказать, что время началось с Большого Взрыва.

Еще один распространенный вопрос: что произошло до Большого Взрыва? Этот вопрос может не иметь смысла, если мы примем, что Большой Взрыв был началом вселенских часов: это все равно, что спрашивать, что находится к северу от Северного полюса. Этот ответ, хотя и демонстрирует иррациональность вопроса о «до», тем не менее, не удовлетворяет людей, привыкших к причине и следствию: мы рассуждаем так: если Большой взрыв был событием, которое было результатом чего-то, какого-то изменения, какого-то нестабильность, должно было быть ранее. Однако это только в нашем опыте, в знакомом нам мире, где событие всегда имеет причину и не имеет абсолютно никакого отношения к возникновению вселенной, потому что, опять же, законы физики, которые в нашем мире управлять причиной и следствием, просто не существовало. И как бы для того, чтобы подчеркнуть, насколько поверхностно, насколько предвзято наше восприятие времени, ученые обнаружили, что на квантовом уровне, в царстве субатомных частиц, многие процессы являются тем, что мы называем «обратимыми во времени»: их просто нет. различие между прошлым, настоящим и будущим.

Также важно понимать, что в момент Большого Взрыва не было ни пространства, ни измерений. Само пространство и измерения внутри этого пространства возникли в тот момент, когда пузырь энергии расширился. Это означает, что, вопреки тому, во что верят большинство людей, Большой взрыв не был взрывом . Представьте, что что-то взрывается, и оно взрывается в пространстве, в области, которая уже была там. Но в случае с Большим взрывом было отсутствие пространства, в котором мог бы произойти взрыв.0007

Часто задают связанный с этим вопрос: где произошел Большой взрыв? Те, кто спрашивает об этом, верят, что можно указать на какое-то место в небе и сказать: «Это произошло там». Но ответ на вопрос состоит в том, что Большой Взрыв произошел везде . Просто везде существовали внутри этого крошечного пузыря бесконечно горячей расширяющейся энергии, потому что вне его не было буквально ничего — ни пространства, ни измерений, ничего. Посмотрите любой документальный фильм о Большом взрыве, и он покажет его как огромный взрыв, если смотреть со стороны. Но такая точка зрения невозможна – не было «снаружи». Винить в этом кинематографистов, конечно, нельзя: просто невозможно визуально изобразить Большой взрыв научно точным образом. Сомнительно, что у нас даже есть словарный запас до описать его, не говоря уже об изображении.

Сам космос, как полагают, родился в результате Большого Взрыва. Концепция художника через Кристин Данилофф/MIT/ESA/Hubble/NASA/Phys.org.

Если вам трудно уложить в голове идею Большого Взрыва повсюду , без снаружи, в определенный момент, когда время началось около 13,8 миллиардов лет назад, вы не одиноки. Человеческий мозг не приспособлен для работы с такими понятиями. Даже когда Эдвин Хаббл в 1920-х годов, продемонстрировал, что Вселенная расширяется во всех направлениях, и, следовательно, если повернуть часы назад достаточно далеко, вся Вселенная должна была занимать одну крошечную точку, идея, что Вселенная имела определенное начало и, следовательно, не бесконечно старый, был просто неприемлем для многих. Среди тех, кто отвергал Большой взрыв, были видные ученые: сам Эйнштейн отрицал идею расширяющейся Вселенной. Другим ученым, который отверг идею конечного возраста Вселенной, был знаменитый британский астроном сэр Фред Хойл, человек, который больше, чем кто-либо другой, раскрыл тайну того, как работают звезды.

Хойл прочитал серию лекций на радио Би-би-си в конце 1940-х и начале 1950-х годов, и на одной из них — в третьей программе Би-би-си , в эфире , 28 марта 1949 года — он высмеивал идею Вселенной. начиная с фиксированного момента времени, и ссылается на описание события космологами как «Большой взрыв». К несчастью для Хойла, название прижилось, и с тех пор мы называем это событие Большим взрывом.

Фред Хойл. Он ввел термин «Большой взрыв», чтобы описать событие, при котором родилась наша Вселенная, объясняя конкурирующую теорию, теорию стационарного состояния, в радиоречи в 1919 г.49 Изображение с Britannica.com. Изображение с ExploringCosmos006.

Хойл никогда не признавал, что у Вселенной было начало, даже до своей смерти в возрасте 86 лет в 2001 году. Он стал ведущим сторонником теории стационарного состояния, в которой говорится, что у Вселенной нет ни начала, ни конца: она постоянно регенерирует себя, при этом новая материя конденсируется из ничего.

Грубая непримиримость Хойла — он был родом из Йоркшира, английского графства, прославившегося прямолинейностью и прямолинейностью своих жителей, — не уменьшилась последующий успех теории Большого взрыва, даже после того, как она успешно предсказала изобилие легкие элементы, такие как водород, гелий и литий, во Вселенной. Он также не принял Большого Взрыва, когда Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили предсказанный Космический Микроволновый Фон, умирающее эхо Большого Взрыва, в 1919 году.64. Теория стационарного состояния ничего из этого не предсказала и не дала им объяснения.

Хойла также не смутило, когда Алан Гут построил теорию космологической инфляции как усовершенствование существующей теории Большого взрыва в 1979 году. объяснено, хотя оно еще не было полностью подтверждено наблюдениями.

Еще за год до своей смерти Хойл опубликовал еще одну научную статью по теории стационарного состояния, но к этому времени его идеи были полностью отвергнуты большинством космологов. И, к сожалению для него, они также были отвергнуты подавляющим большинством наблюдательных данных о Большом Взрыве. Теория устойчивого состояния просто не работает, делает ложные предсказания и противоречит тому, что мы на самом деле видим во Вселенной. В качестве гипотезы — в отсутствие подтверждающих данных наблюдений, это была скорее теория, хотя обычно ее так и называют — она, по сути, умерла вместе с Хойлом.

Сегодня модель Большого взрыва Lambda-CDM является единственной теорией, которая делает какие-либо проверяемые предсказания и подтверждается наблюдениями.

Большинство современных космологов считают, что мы знаем историю Вселенной до 10 ^-21 секунд после Большого Взрыва – это 0,000000000000000000000001 секунды. Кропотливое составление воедино этой истории за последние 50 лет, хотя и без мелких деталей, что несомненно, представляет собой величайшее интеллектуальное достижение человечества, венец славы нашего вида. Это было достигнуто благодаря беспрецедентному синтезу астрономии, астрофизики, космологии, физики элементарных частиц, химии и других наук.

Но наука не успокоится, пока мы не сможем отодвинуть наши теории еще дальше во времени, к тому моменту, когда возникла Вселенная.

Представление художника о Большом взрыве, событии, которое, как теперь считается, ознаменовало рождение нашей вселенной. Если бы мы заглянули достаточно далеко в прошлое, смогли бы мы стать свидетелями рождения Вселенной?

Вывод: в момент Большого взрыва вся энергия во Вселенной — часть которой позже стала галактиками, звездами, планетами и людьми — была сконцентрирована в крошечной точке, меньшей, чем ядро атома. И не только материя родилась в Большом Взрыве. По мнению современных космологов, материя и пространство и время все началось, когда эта микроскопическая точка внезапно бурно и экспоненциально расширилась.

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

Крис ЛаРокко и Блэр Ротштейн присутствует:

Самый глубокий взгляд на вселенную, сделанный телескопом Хаббл, учит нас
начало

ВВЕДЕНИЕ

Мы точно знаем, что наша Вселенная существует, однако это знание
сама по себе не удовлетворила стремление человечества к дальнейшему пониманию. Наш
любопытство привело нас к вопросу о нашем месте в этой вселенной и, более того,
место самой вселенной. На протяжении всего времени мы спрашивали себя
эти вопросы: Как началась наша Вселенная? Сколько лет нашей Вселенной? Как
возникла ли материя? Очевидно, что это не простые вопросы и
за всю нашу короткую историю на этой планете было потрачено много времени и усилий.
провел в поисках подсказки. Тем не менее, после того, как вся эта энергия была израсходована,
многое из того, что мы знаем, все еще остается лишь предположением.

Однако мы далеко ушли от мистических истоков
изучение космологии и происхождения Вселенной. Через понимание
современной науки, мы смогли предоставить твердые теории для некоторых из
ответы, которые мы когда-то называли гипотезами. Верный природе науки,
большинство этих ответов привели только к более интригующим и сложным
вопросы. Кажется, что наш поиск знаний задает вопросы.
всегда будет продолжать существовать.

Хотя в этой короткой главе невозможно охватить все
вопросы, касающиеся создания всего, что мы знаем как реальность,
будет предпринята попытка обратиться к некоторым фундаментальным вопросам нашей
существование. Важно помнить, что вся эта информация
постоянно подвергается сомнению и переоценке, чтобы понять
Вселенная более четко. Для наших целей, путем изучения того, что
известно о самом Большом Взрыве, возрасте Вселенной и синтезе
первых атомов, мы считаем, что мы можем начать отвечать на некоторые из этих
ключевые вопросы.

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

Одним из наиболее часто задаваемых вопросов был: как возникла Вселенная?
созданный? Многие когда-то верили, что у Вселенной нет ни начала, ни конца.
был поистине бесконечен. Однако с появлением теории Большого взрыва не
дольше можно было считать вселенную бесконечной. Вселенная была вынуждена
принять свойства конечного явления, имеющего историю
и начало.

Около 15 миллиардов лет назад мощный взрыв начал расширение
Вселенной. Этот взрыв известен как Большой Взрыв. В точку
этого события вся материя и энергия пространства содержались в одном
точка. Что существовало до этого события, совершенно неизвестно.
вопрос чистой спекуляции. Это происшествие не было обычным взрывом
а скорее событие, заполняющее все пространство всеми частицами
зародышевые вселенные устремляются друг от друга. Большой взрыв на самом деле
состоял из взрыва пространства внутри себя в отличие от взрыва
бомба, осколки которой выброшены наружу. Не все галактики были сгруппированы
вместе, а Большой взрыв заложил основы Вселенной.

Происхождение теории Большого Взрыва можно приписать Эдвину Хабблу. Хаббл
сделал наблюдение, что Вселенная непрерывно расширяется. Он открыл
что скорость галактики пропорциональна ее расстоянию. Галактики, которые
в два раза дальше от нас двигаться в два раза быстрее. Другим следствием является то, что
Вселенная расширяется во всех направлениях. Это наблюдение означает, что
Каждой галактике потребовалось одинаковое количество времени, чтобы перейти от общего
начальное положение в текущее положение. Так же, как Большой взрыв обеспечил
для основания Вселенной наблюдения Хаббла обеспечили
основа теории Большого Взрыва.

С момента Большого взрыва Вселенная постоянно расширялась и,
таким образом, расстояние между скоплениями галактик становилось все больше и больше.
Это явление, когда галактики удаляются друг от друга, известно
как красное смещение. Когда свет от далеких галактик приближается к Земле,
увеличение пространства между Землей и галактикой, что приводит к увеличению длины волны
растягивается.

В дополнение к пониманию скорости галактик, исходящих
с одной стороны, есть еще одно свидетельство Большого Взрыва. В 1964,
два астронома, Арно Пензиас и Роберт Уилсон, в попытке обнаружить
микроволны из космоса, ненароком обнаружил внеземной шум
источник. Шум, казалось, исходил не из одного места, а из
оно пришло со всех сторон одновременно. Стало очевидно, что услышанное
было излучение из самых дальних уголков Вселенной, которое было
осталось от Большого Взрыва. Это открытие радиоактивных последствий
первоначальный взрыв придал большое значение теории Большого взрыва.

Четный
Совсем недавно спутник НАСА COBE смог обнаружить космические микроволны.
исходящие из дальних уголков Вселенной. Эти микроволновки были
удивительно однородный, что иллюстрирует однородность ранних стадий
Вселенной. Однако спутник также обнаружил, что вселенная
начал остывать и все еще расширялся, начали существовать небольшие флуктуации
из-за разницы температур. Эти колебания подтвердили предыдущие расчеты.
о возможном охлаждении и развитии Вселенной лишь доли
секунды после его создания. Эти колебания во Вселенной обеспечили
более подробное описание первых мгновений после Большого Взрыва. Они
также помогли рассказать историю образования галактик, которые будут
обсуждаются в следующей главе.

Теория Большого взрыва предлагает жизнеспособное решение одной из самых насущных
вопросы на все времена. Однако важно понимать, что
сама теория постоянно пересматривается. По мере того, как делается больше наблюдений
и проведено больше исследований, теория Большого взрыва становится более полной
и наши знания о происхождении Вселенной более существенны.

ПЕРВЫЕ АТОМЫ

Теперь, когда была предпринята попытка разобраться с теорией
Большой взрыв, следующий логичный вопрос, который следует задать: что произошло потом?
В мизерные доли первой секунды после создания то, что было
когда-то полный вакуум начал превращаться в то, что мы теперь знаем как вселенную.
В самом начале кроме плазменного супа ничего не было. Какие
известно об этих кратких моментах времени, в начале нашего изучения космологии,
носит во многом предположительный характер. Однако наука разработала некоторый набросок того, что
вероятно, произошло, основываясь на том, что известно о Вселенной сегодня. 9-43
секунд после создания существовало почти равное, но асимметричное
количества вещества и антивещества. Поскольку эти два материала созданы вместе,
они сталкиваются и уничтожают друг друга, создавая чистую энергию. К счастью
для нас была асимметрия в пользу материи. Как прямой результат
превышение примерно одной части на миллиард, Вселенная смогла созреть
способом, благоприятным для сохранения материи. Когда Вселенная впервые начала
расширяться, это несоответствие увеличивалось. Частицы, которые стали доминировать
были из материи. Они были созданы и распались без сопровождения
равного рождения или распада античастицы.

По мере дальнейшего расширения Вселенной и, следовательно, охлаждения, обычные частицы
начали формироваться. Эти частицы называются барионами и включают в себя фотоны,
нейтрино, электроны и кварки станут строительными блоками материи
и жизнь, какой мы ее знаем. В период барионогенеза не было
распознаваемые тяжелые частицы, такие как протоны или нейтроны, из-за
еще сильная жара. В этот момент был только творожный суп. Как
Вселенная начала остывать и расширяться еще больше, мы начинаем понимать больше
ясно, что именно произошло.

После того, как Вселенная остыла примерно до 3000 миллиардов градусов Кельвина,
начался радикальный переход, уподобляемый фазовому переходу
воды, превращающейся в лед. Составные частицы, такие как протоны и нейтроны,
называемые адроны, стали обычным состоянием материи после этого перехода.
Тем не менее, при этих температурах не могло образоваться более сложное вещество. Хотя
более легкие частицы, называемые лептонами, тоже существовали, им было запрещено
реагируя с адронами, образуя более сложные состояния материи. Эти
лептоны, в том числе электроны, нейтрино и фотоны, вскоре
смогли присоединиться к своим адронным родственникам в союзе, который определил бы сегодняшний
общее дело.

По прошествии одной-трех минут с момента создания
Вселенной, протоны и нейтроны начали реагировать друг с другом, образуя дейтерий,
изотоп водорода. Дейтерий, или тяжелый водород, вскоре собрал еще один
нейтрона с образованием трития. Вскоре за этой реакцией последовало добавление
другого протона, создавшего ядро гелия. Ученые считают, что
было одно ядро гелия на каждые десять протонов в пределах первых трех
минуты Вселенной. После дальнейшего охлаждения эти избыточные протоны
быть в состоянии захватить электрон для создания общего водорода. Следовательно,
современная Вселенная содержит один атом гелия на каждые десять
или одиннадцать атомов водорода.

Хотя это правда, что большая часть этой информации является спекулятивной, поскольку
с возрастом Вселенной мы можем становиться все более уверенными в своих знаниях
своей истории. Изучая то, как вселенная существует сегодня
можно многое узнать о его прошлом. Много усилий ушло
в понимании образования и количества барионов, присутствующих сегодня. Через
находя ответы на эти современные вопросы, можно проследить их
роль во Вселенной восходит к Большому Взрыву. В дальнейшем, изучая
образования простых атомов в лаборатории мы можем сделать некоторые обоснованные предположения
как они образовались первоначально. Только путем дальнейших исследований и открытий
можно ли будет полностью понять сотворение вселенной
и его первые атомные структуры, однако, может быть, мы никогда не узнаем
Конечно.

ЭРА ВСЕЛЕННОЙ

Теперь у нас есть что-то вроде решения двух самых важных проблем.
относительно вселенной; однако остается один важный вопрос. Если вселенная
действительно конечен, как долго он существует? Опять же, наука
смог расширить то, что он знает о Вселенной сегодня, и экстраполировать
теория относительно его возраста. Применяя обычное физическое уравнение расстояния
над скоростью, равной времени, что снова использует наблюдения Хаббла, довольно
можно сделать точное приближение.

Необходимы два основных измерения: расстояние до движущейся галактики.
от нас, и это красное смещение галактик. Неудачная первая попытка
было сделано, чтобы найти эти расстояния с помощью тригонометрии. Ученые были
в состоянии вычислить диаметр орбиты Земли вокруг Солнца, который
был дополнен расчетом движения Солнца с помощью наших собственных
галактика. К сожалению, этот расчет не может быть использован отдельно для определения
огромное расстояние между нашей галактикой и теми, которые позволили бы нам
оценить возраст Вселенной из-за значительных ошибок.

Следующим шагом было понимание пульсации звезд. У него было
было замечено, что звезды одинаковой светимости мигают с одинаковой скоростью,
примерно как маяк мог бы работать там, где все маяки мощностью 150 000 ватт
лампочки будут вращаться каждые тридцать секунд, а лампы мощностью 250 000 ватт
лампочки будут вращаться каждую минуту. Обладая этими знаниями, ученые
предположил, что звезды в нашей галактике, которые мигают с той же частотой, что и звезды
в далеких галактиках должны иметь одинаковую интенсивность. С помощью тригонометрии они
смогли рассчитать расстояние до звезды в нашей галактике. Следовательно,
расстояние до далекой звезды можно было вычислить, изучив разницу
по своей интенсивности очень похоже на определение расстояния между двумя автомобилями в
ночь. Если предположить, что фары двух автомобилей имеют одинаковую интенсивность, то
можно сделать вывод, что автомобиль, чьи фары выглядели тусклее, был
дальше от наблюдателя, чем другая машина, чьи фары
казаться ярче. Опять же, эта теория не может быть использована сама по себе для расчета
расстояние до самых далеких галактик. Через определенное расстояние становится
невозможно отличить отдельные звезды от галактик, в которых они
существовать. Из-за больших красных смещений в этих галактиках метод должен был
быть разработан для определения расстояния, используя целые скопления галактик, а не звезды
в одиночестве.

Изучая размеры скопления галактик, находящихся рядом с нами, ученые
может получить представление о размерах других кластеров. Следовательно,
можно сделать предсказание об их удалении от Млечного Пути намного
таким же образом было изучено расстояние до звезд. Хотя расчет с участием
предполагаемое расстояние до далекого скопления и его красное смещение, окончательное
можно оценить, как долго галактика удалялась от
нас. В свою очередь, это число можно использовать в обратном порядке, чтобы повернуть время вспять.
момент, когда две галактики оказались в одном и том же месте в одно и то же время,
или момент Большого Взрыва. Уравнение, обычно используемое для отображения
Здесь показан возраст Вселенной: 917 секунд, получается примерно
пятнадцать миллиардов лет. Этот расчет почти полностью аналогичен
каждая галактика, которую можно изучить. Однако из-за неопределенностей
измерений, произведенных этими уравнениями, только грубая оценка
истинного возраста Вселенной можно вылепить. При поиске возраста
Вселенной сложный процесс, достижение этого знания
представляет собой важный шаг в нашем понимании.

ЧТО ТЕПЕРЬ?

Таким образом, мы предприняли первую попытку объяснить ответы, которые
наука открыла о нашей вселенной. Наше понимание Большого Взрыва,
первых атомов и возраст Вселенной, очевидно, неполный. Как
время идет, делается больше открытий, что приводит к бесконечным вопросам
которые требуют еще ответов. Неудовлетворен нашей базой знаний
исследования проводятся во всем мире в этот самый момент для дальнейшего
наше минимальное понимание невообразимо сложной вселенной.

С момента своего зарождения теория Большого Взрыва постоянно
бросил вызов. Эти вызовы привели тех, кто верит в теорию, к
искать более конкретные доказательства, подтверждающие их правоту. От
на том месте, где заканчивается эта глава, многие пытались пойти дальше
было сделано несколько открытий, которые рисуют более полную картину
о сотворении вселенной.

Недавно НАСА сделало несколько поразительных открытий, которые
к доказательству теории Большого Взрыва. Самое главное, астрономы, использующие
обсерватории Астро-2 смогли подтвердить одно из требований к
основание Вселенной в результате Большого Взрыва. В июне 1995, ученые
смогли обнаружить первичный гелий, такой как дейтерий, в дальних пределах
Вселенной. Эти выводы согласуются с важным аспектом
теории Большого Взрыва, что смесь водорода и гелия была создана
в начале вселенной.

Кроме того, телескоп Хаббл, названный в честь отца Большого Взрыва
Теория дала определенные подсказки относительно того, какие элементы присутствовали после
творчество. Астрономы с помощью Хаббла нашли элемент бор в чрезвычайно
древние звезды. Они постулируют, что его присутствие могло быть либо остатком
энергетических событий при рождении галактик или может указывать на то, что
бор еще старше, он восходит к самому Большому Взрыву. Если последний
верно, ученые будут вынуждены в очередной раз модифицировать свою теорию для
рождение вселенной и события сразу после этого, потому что, согласно
согласно современной теории такой тяжелый и сложный атом не мог существовать.

Таким образом, мы можем видеть, что исследование никогда не будет по-настоящему завершенным.
Наша жажда знаний никогда не будет утолена. Итак, чтобы ответить на вопрос,
что теперь, это невозможно. Путь, который мы выберем отсюда, будет только
определяется нашими собственными открытиями и вопросами. Мы заняты бесконечным
цикл вопросов и ответов, где одно неизбежно ведет к другому.

COBE продолжает поиск во внешних пределах вселенной

ГЛУБОКИЕ МЫСЛИ

Чрезвычайно сложно отделить этот предмет науки от повседневного
экзистенциальные размышления. Каждый хоть раз сталкивался с
вопрос зачем мы здесь? Некоторые нашли убежище в чистой философской
характер этого вопроса, в то время как другие придерживаются более научного подхода.
Эти странники подняли вопрос на более высокий уровень, сосредоточившись на
не только о человеческом существовании, но и о существовании всего, что мы знаем как
настоящий.

Если вы сядете и попытаетесь представить себе всю вселенную, это будет
быть ошеломляющим. Однако теперь наука сказала нам, что Вселенная
фактически конечное, имеющее начало, середину и будущее. Это легко
увязнуть в масштабах вопроса в обсуждении лет
миллиарды, но это время все еще проходит. Когда мы путешествуем по собственной жизни
здесь, на Земле, мы также путешествуем по жизни нашей вселенной.

В этой главе мы попытались объяснить это путешествие.
Странно, что мы никогда не узнаем, как это началось. Мы можем только предполагать
и дать наше лучшее предположение. Благодаря нашим собственным устройствам мы смогли произвести
свидетельствуют о том, что эти догадки близки к истине. Но века от
теперь человеческая раса сравнит нас с теми, кто когда-то думал о Земле
как центр вселенной? 9-33 секунды после Большого Взрыва

Дейтерий — тяжелый изотоп водорода, содержащий протон и
один нейтрон

Адроны — составные частицы, такие как протоны и нейтроны, образующие
после снижения температуры до 300 МэВ

Лептоны — легких частиц, существующих с адро, включая электроны,
нейтрино и фотоны

Красное смещение — сдвиг в сторону красного цвета в спектрах света, достигающего
нас со звезд в далеких галактиках

Тритий — переходный элемент между дейтерием и пластом
ядра гелия

ССЫЛКИ

Литература

Кауфманн, Уильям Дж.

Большой взрыв, Бог и Стивен Хокинг

«Почему произошёл Большой Взрыв? Что вызвало такой взрыв?» — Яндекс Кью

Что такое Большой Взрыв? | Astronomy Essentials

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

Самый глубокий взгляд на вселенную, сделанный телескопом Хаббл, учит нас начало

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

ПЕРВЫЕ АТОМЫ

ЭРА ВСЕЛЕННОЙ

ЧТО ТЕПЕРЬ?

COBE продолжает поиск во внешних пределах вселенной

ГЛУБОКИЕ МЫСЛИ

Литература

Самый глубокий взгляд на вселенную, сделанный телескопом Хаббл, учит нас
начало