Что такое Большой взрыв — объяснение для детей. Что такое большой взрыв

что было во Вселенной до Большого взрыва?

Даже современные ученые не могут с точностью сказать, что было во Вселенной до Большого взрыва. Существует несколько гипотез, приоткрывающих завесу тайны над одним из самых сложных вопросов мироздания.

Происхождение материального мира

До XX века существовало только две теории происхождения Вселенной. Сторонники религиозной точки зрения считали, что мир был создан богом. Ученые, наоборот, отказывались признавать рукотворность Вселенной. Физики и астрономы были сторонниками идеи о том, что космос существовал всегда, мир был статичен и все останется таким же, как миллиарды лет назад.

Однако ускорившийся научный прогресс на рубеже веков привел к тому, что у исследователей появились возможности для изучения внеземных просторов. Некоторые из них первыми попытались ответить на вопрос, что было во Вселенной до Большого взрыва.

что было до большого взрыва во вселенной фото

Исследования Хаббла

XX столетие разрушило многие теории прошлых эпох. На освободившемся месте появились новые гипотезы, объяснившие доселе непонятные тайны. Все началось с того, что ученые установили факт расширения Вселенной. Сделано это было Эдвином Хабблом. Он обнаружил, что далекие галактики отличаются по своему свету от тех космических скоплений, которые находились ближе к Земле. Открытие этой закономерности легло в основу закона расширения Эдвина Хаббла.

Большой взрыв и происхождение Вселенной были изучены, когда стало ясно, что все галактики «убегают» от наблюдателя, в какой бы точке он ни был. Как это можно было объяснить? Раз галактики движутся, значит, их толкает вперед некая энергия. Кроме того, физики вычислили, что все миры когда-то находились в одной точке. Из-за некоего толчка они начали двигаться во все стороны с невообразимой скоростью.

Это явление и получило название «Большой взрыв». И происхождение Вселенной было объяснено именно с помощью теории об этом давнем событии. Когда оно случилось? Физики определили скорость движения галактик и вывели формулу, по которой они вычислили, когда произошел первоначальный «толчок». Точных цифр никто назвать не возьмется, но приблизительно это явление имело место около 15 миллиардов лет назад.

что было во вселенной до большого взрыва

Появление теории Большого взрыва

Тот факт, что все галактики являются источниками света, означает, что при Большом взрыве выделилось огромное количество энергии. Именно она породила ту самую яркость, которую миры теряют по ходу своего отдаления от эпицентра произошедшего. Теория Большого взрыва впервые была доказана американскими астрономами Робертом Вильсоном и Арно Пензиасом. Они обнаружили электромагнитное реликтовое излучение, температура которого равнялась трем градусам по кельвиновской шкале (то есть -270 по Цельсию). Эта находка подтвердила идею о том, что сначала Вселенная была крайне горячей.

Теория Большого взрыва ответила на многие вопросы, сформулированные в XIX веке. Однако теперь появились новые. Например, что было во Вселенной до Большого взрыва? Почему она так однородна, в то время как при таком огромном выбросе энергии вещество должно разлететься во все стороны неравномерно? Открытия Вильсона и Арно поставили под сомнения классическую Евклидову геометрию, так как было доказано, что пространство имеет нулевую кривизну.

большой взрыв и происхождение вселенной

Инфляционная теория

Новые поставленные вопросы показывали, что современная теория возникновения мира отрывочна и неполна. Однако долгое время казалось, что продвинуться дальше открытого в 60-е годы будет невозможно. И только совсем недавние исследования ученых позволили сформулировать новый важный принцип для теоретической физики. Это было явление сверхбыстрого инфляционного расширения Вселенной. Оно было изучено и описано с помощью квантовой теории поля и общей теории относительности Эйнштейна.

Так что было во Вселенной до Большого взрыва? Современная наука называет этот период «инфляцией». Вначале было только поле, которое заполняло все воображаемое пространство. Его можно сравнить со снежком, пущенным вниз по склону снежной горы. Ком будет катиться вниз и увеличиваться в размерах. Точно так же поле из-за случайных колебаний на протяжении невообразимого времени меняло свою структуру.

Когда образовалась однородная конфигурация, произошла реакция. В ней и заключаются самые большие загадки Вселенной. Что было до Большого взрыва? Инфляционное поле, которое совсем не походило на нынешнюю материю. После реакции начался рост Вселенной. Если продолжить аналогию со снежным комом, то вслед за первым из них вниз покатились другие снежки, также увеличивавшиеся в размерах. Момент Большого взрыва в этой системе можно сравнить с той секундой, когда огромная глыба рухнула в пропасть и, наконец, столкнулась с землей. В это мгновение выделилось колоссальное количество энергии. Она не может иссякнуть до сих пор. Именно за счет продолжения реакции от взрыва наша Вселенная растет и сегодня.

загадки вселенной что было до большого взрыва

Материя и поле

Сейчас Вселенная состоит из невообразимого количества звезд и других космических тел. Эта совокупность материи источает огромную энергию, что противоречит физическому закону сохранения энергии. О чем он гласит? Суть этого принципа сводится к тому, что на протяжении бесконечного времени сумма энергии в системе остается неизменной. Но как это может сочетаться с нашей Вселенной, которая продолжает расширяться?

Инфляционная теория смогла ответить на этот вопрос. Крайне редко разгадываются подобные загадки Вселенной. Что было до Большого взрыва? Инфляционное поле. После возникновения мира на его место пришла привычная нам материя. Однако помимо нее во Вселенной также существует гравитационное поле, которое обладает отрицательной энергией. Свойства этих двух сущностей противоположны. Так компенсируется энергия, исходящая от частиц, звезд, планет и другой материи. Эта взаимосвязь также объясняет, почему Вселенная до сих пор не превратилась в черную дыру.

Когда Большой взрыв только произошел, мир был слишком мал, чтобы в нем что-то могло коллапсировать. Теперь же, когда Вселенная расширилась, на отдельных ее участках появились локальные черные дыры. Их гравитационное поле поглощает все окружающее. Из него не может выбраться даже свет. Собственно из-за этого подобные дыры становятся черными.

вселенная до большого взрыва по следам тайны

Расширение Вселенной

Даже несмотря на теоретическое обоснование инфляционной теории, до сих пор непонятно, как выглядела Вселенная до Большого взрыва. Человеческое воображение не может представить себе этой картины. Дело в том, что инфляционное поле является нематериальным. Оно не поддается объяснению привычными законами физики.

Когда произошел Большой взрыв, инфляционное поле начало расширяться в темпе, который превысил скорость света. Согласно физическим показателям, во Вселенной нет ничего материального, что могло бы двигаться быстрее этого показателя. Свет распространяется по существующему миру с запредельными цифрами. Инфляционное поле же распространилось с еще большей скоростью, как раз в силу своей нематериальной природы.

Размер Вселенной до Большого взрыва был микроскопическим. Чтобы измерить ее нынешний размер, математикам приходится возводить цифры в огромные степени. Согласно общей теории относительности, наблюдатель, находящийся внутри материального мира, не может увидеть, что происходит за его пределами. Это правило распространяется и на то, что было до Большого взрыва во Вселенной. Фото в учебниках по астрономии может изображать только вымысел художников.

Частицы и античастицы

Вселенная расширилась настолько, что даже свет не успевает добраться до самых ее далеких уголков. В то же время инфляционное поле за пределами мира продолжает существовать, хотя оно и недоступно человеку, живущему в материальном мире. Увеличивающаяся Вселенная охлаждается по мере своего роста. Температура излучения падает, из-за того что длина волны становится больше, а значит, на нее нужно тратить больше энергии.

Состояние Вселенной до Большого взрыва было однородным. Но когда она начала расширяться, в ней появились новые элементы и частицы. Это кварки, нейтроны, протоны, электроны и фотоны. Существуют и античастицы, число которых не может быть равно числу обычных частиц. Если бы это тождество имело место, то вся Вселенная сама собой бы уничтожилась.

Природа сделала все необходимое для того, чтобы количество частиц было чуть большим количества античастиц. Благодаря этому соотношению и существует материальный мир. Реликтовое излучение, которое продолжает распространяться по просторам Вселенной, возникло как раз в результате взаимоуничтожения некоторых частиц и античастиц. В научном лексиконе этот процесс называется аннигиляцией. Со временем энергия реликтового излучения падает. Сейчас она примерно в десять тысяч раз меньше, чем аналогичный показатель элементарных массивных частиц.

размер вселенной до большого взрыва

Возникновение физических законов

Когда возраст Вселенной достиг одной минуты, нейтроны и протоны начали объединяться в гелий, тритий и дейтерий. Это были первые вещества, возникшие в материальном мире. Процесс синтеза происходил благодаря ядерным реакциям. В XX веке физики изучили этот феномен и даже научились его приручать. Так как при ядерной реакции выделяется колоссальное количество энергии, человечество приспособило этот процесс для своих экономических нужд. Появились атомные электростанции. Сегодня они питают энергией тысячи городов.

Ядерная реакция также была использована в качестве оружия. В конце Второй мировой войны американцы впервые сбросили атомные бомбы на Японию. Смертоносность удара заключалась как раз в огромном выделении энергии. Но показатели, зафиксированные в Хиросиме, ничтожно малы по сравнению с теми процессами, которые имели место в первые минуты существования материального мира.

Благодаря тому, что современные ученые уже много знают о ядерной реакции, использованной в экономике и на войне, исследователи смогли восстановить приблизительную картину того, какая была Вселенная до Большого взрыва. С помощью математических подсчетов было вычислено, сколько элементов и каких появилось в первые минуты после начала реакции в инфляционном поле.

Удивителен и другой факт. Все расчеты ученых, опирающихся на современные показатели природы, оказались в точности применимы к модели появления Вселенной. Это «совпадение» говорит о том, что законы физики начали действовать сразу после появления материального мира. С тех пор все непреложные формулы ни разу не изменились. Они действуют и сейчас. Так, например, можно сказать о теории относительности Эйнштейна. Неоспоримость законов облегчает труд ученых, пытающихся понять, что было до Большого взрыва во Вселенной.

Зарождение галактик

С помощью теории Большого взрыва ученым удалось объяснить возникновение галактик. Когда мир только появился, все расстояния внутри него стремительно становились больше. Однако в некоторых местах этот процесс приобретал особенные формы. Связано это было с тем, что в разных пространственных точках энергетическая плотность имела отличные показатели.

Из-за этого в некоторых участках одной большой Вселенной скопилось больше частиц. Данный процесс был подробно описан американскими учеными XX века. В научно-популярной форме теория была объяснена в серии фильмов «Вселенная до Большого взрыва. По следам тайны».

В участках с большей плотностью энергии заметно колебалась температура. Это явление было признаком сжатия материи гравитационным полем. Инфляционный период породил области с большей плотностью. После возникновения Вселенной гравитационное поле воздействовало на данные участки с возросшей интенсивностью. Именно здесь зародились галактики – скопления звезд, вокруг которых образовались планеты. Наша Земля полностью вписывается в данную систему. Она крутится вокруг собственной звезды (Солнца) и входит в галактику Млечный путь.

состояние вселенной до большого взрыва

Современное состояние Вселенной

Текущий период эволюции Вселенной как нельзя лучше подходит для существования жизни. Ученые затрудняются определить, сколько будет продолжаться этот временной отрезок. Но если кто и брался за такие расчеты, то получавшиеся цифры были никак не меньше сотен миллиардов лет. Для одной человеческой жизни подобный отрезок настолько велик, что даже в математическом исчислении его приходится записывать с помощью использования степеней. Настоящее изучено гораздо лучше, чем предыстория Вселенной. Что было до Большого взрыва, в любом случае останется только предметом теоретических изысканий и смелых расчетов.

В материальном мире даже время остается величиной относительной. Например, квазары (вид астрономических объектов), существующие на расстоянии 14 миллиардов световых лет от Земли, отстают от нашего привычного «сейчас» на те самые 14 миллиардов световых лет. Этот временной разрыв колоссален. Его сложно определить даже математически, не говоря уже о том, что отчетливо представить себе подобное с помощью человеческого воображения (даже самого пылкого) просто невозможно.

Современная наука может теоретически объяснить себе всю жизнь нашего материального мира, начиная с первых долей секунд его существования, когда только что произошел Большой взрыв. Полная история Вселенной дополняется до сих пор. Астрономы открывают новые удивительные факты с помощью модернизированного и улучшенного исследовательского оборудования (телескопов, лабораторий и т. д.).

Однако существуют и так и не понятые явления. Таким белым пятном, например, является темная материя и ее темная энергия. Сущность этой скрытой массы продолжает будоражить сознание самых образованных и передовых физиков современности. Кроме того, так и не возникло единой точки зрения о причинах того, почему во Вселенной частиц все-таки больше, чем античастиц. По этому поводу было сформулировано несколько фундаментальных теорий. Некоторые из этих моделей пользуются наибольшей популярностью, но ни одна из них пока не принята международным научным сообществом в качестве непреложной истины.

В масштабе всеобщего знания и колоссальных открытий XX столетий эти пробелы кажутся совсем незначительными. Но история науки с завидной регулярностью показывает, что объяснение таких «малых» фактов и явлений становится основой для всего представления человечества о дисциплине в целом (в данном случае речь идет об астрономии). Поэтому будущим поколениям ученых, безусловно, будет чем заняться и что открывать в области познания природы Вселенной.

fb.ru

Большой взрыв — Lurkmore

ACHTUNG! Опасно для моска!Министерство здравоохранения Луркмора предупреждает: вдумчивое чтение нижеследующего текста способно нанести непоправимый ущерб рассудку. Вас предупреждали.

«	В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою.	»
— Моисей говорит нам, как было дело.

«	Есть теория, согласно которой в том случае, если кто-то точно выяснит, для чего и зачем появилась Вселенная, она тут же исчезнет, и ее заменит нечто другое, еще более бессмысленное и необъяснимое.Есть другая теория, согласно которой это уже произошло.	»
— Адамс Дуглас

Большой пиздец взрыв (англ. Big Bang) — самая распространённая теория возникновения Вселенной. Наряду с Теорией Эволюции вызывает ожесточённый срач на религиозной почве, являющийся пустым пиздежом, так как церковь официальная признала БВ как оставляющий место для б-жественного начала.

Собственно, термин «Большой взрыв» (более точный перевод с английского — «Большой бабах») был придуман британским астрофизиком Фредом Хойлом когда он высмеивал эту теорию на популярном ток-шоу на радио «Би-би-си», ибо сэр Хойл был приверженцем другой, не менее выносящей мозг теории о том, что вещество постоянно создаётся из вакуума. В защиту этого утверждения Хойл и его компания кембриджских астрофизиков ссылалась на то утверждение, что непрерывное рождение материи из вакуума ничуть не более сомнительно, чем рождение сразу всей материи в момент Большого взрыва. ИЧСХ, материя таки действительно постоянно создается из вакуума — по крайней мере в виде квантовых флуктуаций.

[править] История возникновения

Примерно так

«	Это Мы установили Вселенную (Нашей творческой) силой, и поистине, это Мы постоянно расширяем ее.	»
— Коран, сура «Рассеивающие», аят 47.

«	«Заебись» сказал господь, и всё заеблось...	»
— при сотворении мира нельзя ляпнуть ничего лишнего

«	Неужели неверующие не видят, что небеса и земля были единым целым и что Мы разделили их и сотворили все живое из воды? Неужели они не уверуют?	»
— Коран, сура «Пророки», аят 30.

В 1912 году американский астроном Весто Слайфер обнаружил эффект красного смещения в спектре галактик (свет от галактик менее синий, чем должен быть). Для человека, мало-мальски знакомого с эффектом Допплера, очевидно, что это означает удаление галактик друг от друга. В 1929-ом другим американским астрономом Эдвином Хабблом было сформулировано, что отдаление галактик от нас пропорционально их красному смещению (закон Хаббла), и позже выяснили, насколько пропорционально, что дало возможность измерять точные расстояния по смещению. До этого же измеряли параллаксом, то есть, смещением объекта относительно фона при смене позиции наблюдения, что имело предел в 100 световых лет, ну и относительно — «А в 2 раза дальше Б»). Стало быть, отдаляются они друг от друга, причём центр расширения неопределяем, и отдаляются они некоторое время. Таким образом и была сформирована ТБВ.

Со времени своего описания в рамках ОТО теория претерпела ряд изменений, поэтому остановимся на её самом последнем релизе.

[править] Краткое описание

«	— Ты знаешь, как возникла Вселенная? — Нет, – сказал Артур. — Представь, у тебя есть ванна. Большая круглая ванна. Из черного дерева. Конической формы. — Почему конической? – спросил Артур. — Тс-с-с, – сказал Форд. – Молчи. Коническая ванна. Ты наполняешь ее мелким песком. Или сахаром. А потом вынимаешь пробку – ты меня слушаешь? — Слушаю. — Вынимаешь пробку, и все это дело уходит через слив. — Понятно. — Ни черта тебе не понятно. Я еще не добрался до сути. Ты хочешь услышать суть? — Хочу. — Так слушай. Представь, что ты снимаешь фильм о том, как это происходит. Как уходит сахар. У тебя камера, и ты снимаешь. — Это и есть суть? — Нет еще. А потом ты пускаешь пленку через проектор – назад. Вот в чем суть. — Назад? — Да. Задний ход – именно в этом суть. А ты сидишь и наблюдаешь, как песок втекает через слив и наполняет ванну. Понятно? — Ты хочешь сказать, что так начиналась Вселенная? (спойлер: — Нет. Я хочу сказать, что это прекрасный способ расслабиться.)	»
— Дуглас Адамс. «Ресторан „У конца Вселенной“»

[править] Сингулярность

Вначале было Слово была неведомая хуетень, которую нерды гордо называют сингулярностью: такое состояние Вселенной, при котором вся она сжата в одну точку, а материя в этой точке имеет бесконечную плотность и температуру. Что сия пакость означает, знал один лишь Стивен Хокинг, а с ним лучше не спорить. Что было до сингулярности не знает даже он — собственно, не факт, что сам вопрос «а было ли что-то до сингулярности?» имеет смысл (см. ниже).

13.798 ± 0.037 миллиарда лет назад вся эта хрень феерически ебнула.

Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая всё больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала всё пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы. В этом контексте «всё пространство» может означать либо всё пространство бесконечной Вселенной, либо всё пространство конечной Вселенной, которое замкнуто на себя, как поверхность сферы. Каждую из этих возможностей нелегко постичь, но это нам не помешает: оказывается, на историю ранней Вселенной не влияет, является ли пространство конечным или бесконечным.

Стивен Вайнберг какбе намекает, что ты всё равно ни хрена не поймёшь, как бы ни старался.

[править] Планковская эпоха

В общем, Вселенная стала расширяться. Даже не совсем так, ведь само слово «расширяться» подразумевает наличие у сингулярности неких размеров. Расширяться начало привычное нам четырёхмерное пространство-время, возникшее из сингулярности в течение (или после?) так называемой Планковской эпохи, уместившейся в первые 10−43 секунды (нужно уточнить, что здесь и далее имеется ввиду то время, которое мы бы засекли по земным часам, наблюдая сабж в уютной лаборатории). В это время все четыре фундаментальных взаимодействия (сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное) были неотличимы друг от друга и как-то там взаимодействовали. Как именно — должна ответить та самая теория квантовой гравитации (или теория суперструн, или ещё какая), она же, вероятно, и объяснит вот этот мозголомный предельный переход из бесконечности сингулярного состояния в конечное четырёхмерное пространство-время нашей Вселенной. Пока что мы просто считаем его как свершившийся факт — по окончании Планковской эпохи гравитационное взаимодействие ослабло, и Вселенная перешла в более-менее понятное нам состояние. По крайней мере, наличие отдельной гравитации означает возможность применения общей теории относительности, а для описания трёх оставшихся взаимодействий существует Стандартная модель. Обе они представляют весьма кошерные научные теории, подтверждённые многочисленными экспериментами (поправки ОТО учитываются в GPS, так что её справедливость проверяют постоянно самые обычные люди), то есть опора вполне надёжная. Небезызвестный Большой адронный коллайдер предоставил последнее недостающее экспериментальное подтверждение Стандартной модели в виде бозона Хиггса.

Далее, до 10−36 секунды происходила так называемая эпоха Великого объединения, когда существовала лишь гравитация и так называемая электроядерная сила. В то славное время ещё не существовало отличия ядерного и слабого взаимодействия от электромагнитного.

[править] Собственно взрыв

Как всё было на самом деле.

А вот затем и произошёл настоящий взрыв. Вслед за гравитацией от единого большого фундаментального взаимодействия отделилось в самостоятельное плавание[ЩИТО?] и сильное взаимодействие (началась т. н. электрослабая эпоха), и по 10−32 секунды Вселенная расширилась более чем в 1026 раз, то есть в 1078 раз по объёму — произошло так называемое инфляционное расширение. Причиной его, как предполагается, стало отрицательное давление скалярного поля вакуума, приведшее к высвобождению сотен энергии. Вся эта высвободившаяся энергия придала силы многочисленным квантовым флуктуациям и породила ещё большее количество частиц (кварков и глюонов). Частиц этих было настолько много, что аннигилировать они просто не успевали, и некоторые начали распадаться. Именно здесь и произошло нарушение CP-инвариантности (CP не имеет к этому никакого отношения, десу) приведшее в итоге к бариогенезису (образованию более тяжелых частиц) и превосходству материи над антиматерией. На самом деле Большой Взрыв произошел уже после инфляционной стадии, которая расширила Вселенную в 10^10^12 раз и породила еще бесконечное множество других Вселенных, которые могут отличаться от нашей как значением 37го знака после запятой в массе электрона, так и наличием 3-х измерений времени или 15 пространственных, могут быть гораздо больше или меньше, коллапсировать сразу после своего рождения или в них отношение длины окружности к радиусу больше 2π.

[править] Плавное расширение

В общем-то, последовавшие за инфляционным расширением процессы бариогенезиса были уже не такими интересными и в чём-то даже обыденными. Примерно в 10−12 секунды произошло окончательное разбиение фундаментальных взаимодействий на привычные нам гравитацию, сильное, слабое и электромагнитное, и «выжившие» после нарушения инвариантности кварки и глюоны начали объединяться в адроны. Эти «центры кристаллизации» были распределены по стремительно расширяющемуся пространству достаточно однородно. (Из-за того удобно используется модель с однородным распределением вещества, но с возрастанием кучи данных и дискурсов на них выявлена еще модель с фрактальным распределением, о чем поведал лично отец фракталов.) Пока адроны образовывались и аннигилировали (с небольшим положительным остатком), Вселенная расширилась настолько, что её температуры теперь хватало лишь на образование лептон-антилептонных пар. Потом проаннигилировали и лептоны (и снова кое-что осталось в плюсе), и во Вселенной начали доминировать фотоны. Пока фотоны доминировали, выжившие адроны объединялись в атомные ядра и спустя первые несколько минут Вселенная представляла собой банальную горячую сперму плазму из ядер, электронов и фотонов. По сравнению с древними временами частиц осталось совсем чуть-чуть, так что Вселенная сделалась практически прозрачной для электромагнитного излучения. Образовавшиеся при аннигиляции фотоны известны с тех пор как реликтовое излучение.

Дальше было совсем скучно. Расширяющаяся Вселенная остывала, ядра с электронами постепенно объединились в атомы, которые затем стали группироваться в местах случайно возникших неоднородностей в более плотные формации. Появились горячие звёзды, а из старых, распидарашеных возрастом звезд, содержащих, некогда, большое количество тяжелых элементов в составе ядра (железо, кислород…), и холодные планеты. Когда последние остыли совсем уже до неприличия, атомы начали группироваться в молекулы, и так далее — где-то тут берёт своё начало наша живительная эволюция.

Троллинг на тему БВ может проводиться, как в ПГМнутых, так и в науколюбивых сообществах, ибо степень знания матчасти у хомячков враждующих фракций, как правило, одинакова.

В случаях, если вентилятор обращён в сторону научников, годным набросом является вопрос, что было ДО Большого Взрыва, и почему он, собственно, произошёл. Следует сослаться на то, что БВ есть событие, а всякое событие обязано иметь причину. Традиционной реакцией на подобный вопрос является заявление, что проблема-де находится вне компетенции науки. Однако ответ этот мало того что неверен, но ещё и опасно ослабляет полемические позиции сциентиста. Чаще всего продолжать атаку уже не требуется, так как позиция ПГМ в топике оказывается господствующей (ведь у курителей опиума для народа ответ на вопрос есть). Другая попытка аметиста вылезть в форточку — теория пульсирующей вселенной, по которой нет начального или конечного моментов времени, а вселенная существовала всегда — делает сам вопрос о «начале времён» бессмысленным.

Есть мнение, что заданный вопрос попросту некорректен, а такие понятия, как «до», «после», «было», производны от времени и определяют положение события на временной оси. Время же на сингулярности останавливается. Все «до» и «после» приобретают смысл только с момента БВ. То есть абсурдно считать, что Сингулярность висела в космосе некоторое время и по воле божией пизданула: она не висела, она ебанула сразу, мгновенно. Бессмысленно искать причину этого, ибо ее не было. При осознании такого дела обыватель рискует заехать в дурку лишь потому, что в сознании наглухо вбита бытовая концепция непостижимости времени как термина (чё за бред? Время имеет вполне ясное определение: время — событийное свойство Вселенной. Способность быть динамичной, то есть изменяться и генерировать события). В физике время — весьма определенное понятие. Время — это показания часов. Ни больше, ни меньше. Придерживаясь этой нехитрой конструкции, можно сделать себе прививку от шизофрении на долгое время, если соберешься курить статьи о космологии, либо ОТО/СТО. Короче говоря, время является внутренним по отношению к нашей Вселенной понятием (одним из измерений континуума). Вселенная же существует с момента БВ. Nuff Said.

Как же с причинностью? А никак. Причина должна предшествовать следствию по времени. Следовательно, БВ причины иметь не мог технически. Ему-то ничего не предшествовало. Вообще же, вопреки мнению масс, событие иметь причину вовсе не обязано.

Развернув вентилятор в сторону носителей ПГМ, можно с особым садизмом поинтересоваться, когда Б-г сотворил время. Логично же предположить, что если всё тварно, то и время тоже. Но даже крайняя степень ПГМ не спасает хомячка от осознания того факта, что слово «когда» приобретает смысл только если время уже есть. Следует ещё указать жертве, что, как и всякое действие, творение есть изменение состояния именно во времени, а не в чём-то другом.

Верующих, разумеется, невозможно затроллить таким образом. Вопрошающего просто пошлют нахуй, совершено справедливо отметив, что неисповедимы пути Господни… Но страдающий ПГМ хомячок в интернетах чуть реже, чем всегда верит лишь в то, что он верит. Да и то заблуждается. Наиболее же распространены носители ПГМ во фрической версии научного креационизма. Таковые зачастую понимают смысл слова «сингулярность» и успешно троллятся даже способом приведённым выше.

Наконец, если противник, хоть религиозно, хоть научно ориентированный, обладает взрывоустойчивым мозгом и грамотно отбивает атаки, кого угодно можно затроллить просьбой объяснить, что такое «время». Любые приводимые жертвой определения можно с чистой совестью, даже не читая, объявлять тавтологией и порожним набором слов. Ибо это именно так и есть.

Фокус в том, что «время» относится к числу наиболее фундаментальных понятий. Соответственно, выразить его через другие, ещё более фундаментальные понятия, то есть дать ему корректное определение нельзя (для сего обычно пользуются кольцевыми дефинициями, объяснить не объяснить, а расположение в системе определённых координат задать можно, да и кой-какие фичи прицепом прилепить можно)

Существует количество людей, превышающее единицу, которые в целом адекватны, но на сабж смотрят как на говно. Типичные аргументы против:

Это всего лишь теория, но физик-куны уже давно уверовали в её беспрекословную истинность, да так, что вся научная мысль, как рыба об лёд, пытается нарыть всё больше пруфов сабжа, а всё, что хотя бы косвенно противоречит ему, встречает мощное сопротивление со всех сторон, тем самым вызывая бугурт у сумрачных гениев, выдвигающих (а иногда и выдумывающих) эти самые противоречащие факты.
Бозоны, кварки, нейтрино, капучино, пигулино — какая-то сказочная хуита. Они невидимы, неизмеримы и, возможно, существуют лишь в воображении физик-кунов, как существовал до них эфир и философский камень. Нормальному человеку, что ангелы, что кварки — всё хуйня.
Ортодоксально-кащенитская точка зрения: Большой взрыв — всего лишь лёгкая послеобеденная отрыжка Великого Шушпанчика. Который и есть то самое Б-жественное Начало.Имеются альтернативы относительно конца расширения — то ли оно будет продолжаться вечно (и может так случиться, что остынет совсем-совсем), то ли гравитационное притяжение остановит расширение и свернет весь цирк обратно в сингулярность.Есть еще и третий вариант, так называемый Большой Разрыв, когда вселенная будет расширяться со всё большим ускорением: со временем, частицы будут разбегаться быстрее, чем способны их удержать силы притяжения, гравитация ослабеет, а в конце, и остальные три силы сойдут на нет, распидарасив самые элементарные частицы. Большой разрыв.

Большой взрыв — начало вселенной

lurkmore.to

Большой взрыв

Большой взрыв относится к разряду теорий, пытающихся в полном объеме проследить историю рождения Вселенной, определить начальные, текущие и конечные процессы в ее жизни.

Главный вопрос мироздания

Рождение Вселенной

Было ли что-то до того, как появилась Вселенная? Этот краеугольный, практически метафизический вопрос задается учеными и по сегодняшний день. Возникновение и эволюция мироздания всегда были и остаются предметом жарких споров, невероятных гипотез и взаимоисключающих теорий. Основными версиями происхождения всего, что нас окружает, по церковной трактовке предполагалось божественное вмешательство, а научный мир поддерживал гипотезу Аристотеля о статичности мироздания. Последней модели придерживался Ньютон, защищавший безграничность и постоянство Вселенной, и Кант, развивший эту теорию в своих трудах. В 1929 году американский астроном и космолог Эдвин Хаббл кардинально изменил взгляды ученых на мир.

Материалы по теме

Он не только обнаружил наличие многочисленных галактик, но и расширение Вселенной – непрерывное изотропное увеличение размеров космического пространства, начавшееся в миг Большого взрыва.

Кому мы обязаны открытием Большого взрыва?

Работы Альберта Эйнштейна над теорией относительности и его гравитационные уравнения позволили де Ситтеру создать космологическую модель Вселенной. Дальнейшие изыскания были привязаны к этой модели. В 1923 г. Вейль предположил, что помещенное в космическом пространстве вещество должно расширяться. Огромное значение в разработке этой теории имеет работа выдающегося математика и физика А. А. Фридмана. Еще в 1922 г. он допустил расширение Вселенной и сделал обоснованные выводы о том, что начало всей материи находилось в одной безгранично плотной точке, а развитие всему дал Большой взрыв. В 1929 г. Хаббл опубликовал свои статьи, объясняющие подчинение лучевой скорости расстоянию, впоследствии эта работа стала называться «законом Хаббла».

Карта реликтового излучения

Г. А. Гамов, опираясь на теорию Фридмана о Большом взрыве, разработал идею о высокой температуре исходного вещества. Также он предположил наличие космического излучения, не пропавшего с расширением и остыванием мира. Ученый выполнил предварительные расчеты возможной температуры остаточного излучения. Предполагаемое им значение находилось в диапазоне 1-10 К. К 1950 г. Гамов сделал более точные подсчеты и объявил результат в 3 К. В 1964 радиоастрономы из Америки, занимаясь усовершенствованием антенны, путем исключения всех возможных сигналов, определили параметры космического излучения. Его температура оказалась равной 3 К. Эти сведения стали важнейшим подтверждением работы Гамова и существования реликтового излучения. Последующие измерения космического фона, проведенные в открытом космосе, окончательно доказали верность расчетов ученого. Ознакомится с картой реликтового излучения можно по ссылке.

Современные представления о теории Большого взрыва: как это произошло?

Одной из моделей, комплексно объясняющих появление и процессы развития известной нам Вселенной, стала теория Большого взрыва. Согласно широко принятой сегодня версии, изначально присутствовала космологическая сингулярность – состояние, обладающее бесконечной плотностью и температурой. Физиками было разработано теоретическое обоснование рождения Вселенной из точки, имевшей чрезвычайную степень плотности и температуры. После возникновения Большого взрыва пространство и материя Космоса начали непрекращающийся процесс расширения и стабильного охлаждения. Согласно последним исследованиям начало мирозданию было положено не менее 13,7 млрд. лет назад.

Отправные периоды в формировании Вселенной

Эволюция Вселенной

Первый момент, воссоздание которого допускается физическими теориями, – это Планковская эпоха, формирование которой стало возможным спустя 10-43 секунд после Большого взрыва. Температура материи доходила до 10*32 К, а ее плотность равнялась 10*93 г/см3. В этот период гравитация обрела самостоятельность, отделившись от основополагающих взаимодействий. Непрекращающееся расширение и снижение температуры вызвали фазовый переход элементарных частиц.

Следующий период, характеризующийся показательным расширением Вселенной, наступил еще через 10-35 секунд. Его назвали «Космической инфляцией». Произошло скачкообразное расширение, во много раз превышающее обычное. Этот период дал ответ на вопрос, почему температура в различных точках Вселенной одинакова? После Большого взрыва вещество не сразу разлетелось по Вселенной, еще 10-35 секунд оно было довольно компактным и в нем установилось тепловое равновесие, не нарушенное при инфляционном расширении. Период дал базовый материал – кварк-глюонную плазму, использовавшуюся для формирования протонов и нейтронов. Этот процесс осуществился после дальнейшего уменьшения температуры, он именуется «бариогенезисом». Зарождение материи сопровождалось одновременным возникновением антиматерии. Два антагонистичных вещества аннигилировали, становясь излучением, но количество обычных частиц превалировало, что и позволило возникнуть Вселенной.

Космические эпохи

Очередной фазовый переход, произошедший после убывания температуры, привел к возникновению известных нам элементарных частиц. Пришедшая вслед за этим эпоха «нуклеосинтеза» ознаменовалась объединением протонов в легкие изотопы. Первые образованные ядра имели короткий срок существования, они распадались при неизбежных столкновениях с другими частицами. Более устойчивые элементы возникли уже после трех минут, прошедших после сотворения мира.

Следующей знаменательной вехой стало доминирование гравитации над другими имеющимися силами. Через 380 тыс. лет со времени Большого взрыва появился атом водорода. Увеличение влияния гравитации послужило окончанием начального периода формирования Вселенной и дало старт процессу возникновения первых звездных систем.

Даже спустя почти 14 млрд. лет в космосе все еще сохранилось реликтовое излучение. Его существование в комплексе с красным смещением приводится как аргумент в подтверждение состоятельности теории Большого взрыва.

Космологическая сингулярность

Если, используя общую теорию относительности и факт непрерывного расширения Вселенной, вернутся к началу времени, то размеры мироздания будут равны нулю. Начальный момент или космологическую сингулярность наука не может достаточно точно описать, используя физические знания. Применяемые уравнения, не подходят для столь малого объекта. Необходим симбиоз, способный соединить квантовую механику и общую теорию относительности, но он, к сожалению, пока еще не создан.

Эволюция Вселенной: что ее ожидает в будущем?

Будущее Вселенной

Ученые рассматривают два возможных варианта развития событий: расширение Вселенной никогда не закончится, или же она достигнет критической точки и начнется обратный процесс – сжатие. Этот основополагающий выбор зависит от величины средней плотности вещества, находящегося в ее составе. Если вычисленное значение меньше критического, прогноз благоприятный, если больше, то мир вернется к сингулярному состоянию. Ученые в настоящее время не знают точной величины описываемого параметра, поэтому вопрос о будущем Вселенной завис в воздухе.

Отношение религии к теории Большого взрыва

Основные вероисповедания человечества: католицизм, православие, мусульманство, по-своему поддерживают эту модель сотворения мира. Либеральные представители этих религиозных конфессий соглашаются с теорией возникновения мироздания в результате некоего необъяснимого вмешательства, определяемого как Большой взрыв.

Интересные факты

Материалы по теме

Знакомое всему миру имя теории – «Большой взрыв» – было невольно подарено противником версии о расширении Вселенной Хойлом. Он считал такую идею «совершенно неудовлетворительной». После публикации его тематической лекций занятный термин тут же подхватила общественность.

Причины, вызвавшие Большой взрыв, достоверно неизвестны. По одной из многочисленных версий, принадлежащей А. Ю. Глушко, сжатое в точку исходное вещество было черной гипер-дырой, а причиной взрыва стал контакт двух таких объектов, состоящих из частиц и античастиц. При аннигиляции материя частично уцелела и дала начало нашей Вселенной.

Инженеры Пензиас и Уилсон, открывшие реликтовое излучение Вселенной, получили Нобелевские премии по физике.

Показатели температуры реликтового излучения изначально было очень высоким. Спустя несколько миллионов лет этот параметр оказался в пределах, обеспечивающих зарождение жизни. Но к этому периоду успело сформироваться лишь небольшое количество планет.

Астрономические наблюдения и исследования помогают найти ответы на важнейшие для человечества вопросы: «Как все появилось, и что ждет нас в будущем?». Вопреки тому, что не все проблемы решены, и первопричина появления Вселенной не имеет строгого и стройного разъяснения, теория Большого взрыва обрела достаточное количество подтверждений, делающих ее основной и приемлемой моделью возникновения мироздания.

comments powered by HyperComments

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 4647

spacegid.com

Большой взрыв - это... Что такое Большой взрыв?

Большо́й взрыв (англ. Big Bang) — космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной[1], а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва.

Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения, и рассматривается далее.

Современные представления теории Большого взрыва и теории горячей Вселенной

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,13 млрд лет назад[2][3][4] из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание, считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 1032 К (Планковская температура) и плотностью около 1093 г/см³ (Планковская плотность). Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Приблизительно через 10−35 секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время — 10−43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение.

Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии).

После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

Проблема начальной сингулярности

В этом и следующем разделах не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 26 декабря 2010.

Экстраполяция наблюдаемого расширения Вселенной назад во времени приводит, при использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий гравитации, к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом. Размеры Вселенной тогда равнялись нулю — она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью (многие учёные полушутя-полусерьёзно называют космологическую сингулярность «рождением» Вселенной).

Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории относительности была доказана, в числе прочих теорем о сингулярностях, Р. Пенроузом и С. Хокингом в конце 1960-х годов.

Теория Большого взрыва не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало этому моменту (потому что наша математическая модель пространства-времени в момент Большого взрыва теряет применимость, при этом теория вовсе не отрицает возможность существования чего-либо до Большого взрыва). Это сигнализирует о недостаточности описания Вселенной классической общей теорией относительности.

Насколько близко к сингулярности можно экстраполировать известную физику, является предметом научных дебатов, но практически общепринято, что допланковскую эпоху рассматривать известными методами нельзя. Проблема существования сингулярности в данной теории является одним из стимулов построения квантовой и других альтернативных теорий гравитации, которые стараются разрешить эту проблему.

Дальнейшая эволюция Вселенной

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

История развития представлений о Большом Взрыве

1916 — вышла в свет работа физика Альберта Эйнштейна «Основы общей теории относительности», в которой он завершил создание релятивистской теории гравитации[5].
1917 — Эйнштейн на основе своих уравнений поля развил представление о пространстве с постоянной во времени и пространстве кривизной (модель Вселенной Эйнштейна, знаменующая зарождение космологии), ввёл космологическую постоянную Λ. (Впоследствии Эйнштейн назвал введение космологической постоянной одной из самых больших своих ошибок; уже в наше время выяснилось, что Λ-член играет важнейшую роль в эволюции Вселенной). В. де Ситтер выдвинул космологическую модель Вселенной (модель де Ситтера) в работе «Об эйнштейновской теории гравитации и её астрономических следствиях».
1922 — советский математик и геофизик А. А. Фридман нашёл нестационарные решения гравитационного уравнения Эйнштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель, известная как решение Фридмана). Если экстраполировать эту ситуацию в прошлое, то придётся заключить, что в самом начале вся материя Вселенной была сосредоточена в компактной области, из которой и начала свой разлёт. Поскольку во Вселенной очень часто происходят процессы взрывного характера, то у Фридмана возникло предположение, что и в самом начале её развития также лежит взрывной процесс — Большой взрыв.
1923 — немецкий математик Г. Вейль отметил, что если в модель де Ситтера, которая соответствовала пустой Вселенной, поместить вещество, она должна расширяться. О нестатичности Вселенной де Ситтера говорилось и в книге А. Эддингтона, опубликованной в том же году.
1924 — К. Вирц обнаружил слабую корреляцию между угловыми диаметрами и скоростями удаления галактик и предположил, что она может быть связана с космологической моделью де Ситтера, согласно которой скорость удаления отдалённых объектов должна возрастать с их расстоянием.[6]
1925 — К. Э. Лундмарк и затем Штремберг, повторившие работу Вирца, не получили убедительных результатов, а Штремберг даже заявил, что «не существует зависимости лучевых скоростей от расстояния от Солнца». Однако было лишь ясно, что ни диаметр, ни блеск галактик не могут считаться надёжными критериями их расстояния. О расширении непустой Вселенной говорилось и в первой космологической работе бельгийского теоретика Жоржа Леметра, опубликованной в этом же году.
1927 — опубликована статья Леметра «Однородная Вселенная постоянной массы и возрастающего радиуса, объясняющая радиальные скорости внегалактических туманностей». Коэффициент пропорциональности между скоростью и расстоянием, полученный Леметром, был близок к найденному Э. Хабблом в 1929. Леметр был первым, кто чётко заявил, что объекты, населяющие расширяющуюся Вселенную, распределение и скорости движения которых и должны быть предметом космологии — это не звёзды, а гигантские звёздные системы, галактики. Леметр опирался на результаты Хаббла, с которыми он познакомился, будучи в США в 1926 г. на его докладе.
1929 — 17 января в Труды Национальной академии наук США поступили статьи Хьюмасона о лучевой скорости NGC 7619 и Хаббла, называвшаяся «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». Сопоставление этих расстояний с лучевыми скоростями показало чёткую линейную зависимость скорости от расстояния, по праву называющуюся теперь законом Хаббла.
1948 — выходит работа Г. А. Гамова о «горячей вселенной», построенная на теории расширяющейся вселенной Фридмана. По Фридману, вначале был взрыв. Он произошёл одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной — Солнце, звёзды, галактики и планеты, в том числе Земля и всё что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим. Идея Гамова состояла в том, что в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, и в этом ядерном котле за несколько минут были синтезированы лёгкие химические элементы. Самым эффектным результатом этой теории стало предсказание космического фона излучения. Электромагнитное излучение должно было, по законам термодинамики, существовать вместе с горячим веществом в «горячую» эпоху ранней Вселенной. Оно не исчезает при общем расширении мира и сохраняется — только сильно охлаждённым — и до сих пор. Гамов и его сотрудники смогли ориентировочно оценить, какова должна быть сегодняшняя температура этого остаточного излучения. У них получалось, что это очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю. С учётом возможных неопределённостей, неизбежных при весьма ненадёжных астрономических данных об общих параметрах Вселенной как целого и скудных сведениях о ядерных константах, предсказанная температура должна лежать в пределах от 1 до 10 К. В 1950 году в одной научно-популярной статье (Physics Today, № 8, стр. 76) Гамов объявил, что скорее всего температура космического излучения составляет примерно 3 К.
1955 — Советский радиоастроном Тигран Шмаонов экспериментально обнаружил шумовое СВЧ-излучение с температурой около 3K[7].
1964 — американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вилсон открыли космический фон излучения и измерили его температуру. Oна оказалась равной именно 3 К. Это было самое крупное открытие в космологии со времён открытия Хабблом в 1929 году общего расширения Вселенной. Теория Гамова была полностью подтверждена. В настоящее время это излучение носит название реликтового; термин ввёл советский астрофизик И. С. Шкловский.
2003 — спутник WMAP с высокой степенью точности измеряет анизотропию реликтового излучения. Вместе с данными предшествующих измерений (COBE, Космический телескоп Хаббла и др.), полученная информация подтвердила космологическую модель ΛCDM и инфляционную теорию. С высокой точностью был установлен возраст Вселенной и распределение по массам различных видов материи (барионная материя — 4 %, тёмная материя — 23 %, тёмная энергия — 73 %).[8]
2009 — запущен спутник Планк, который в настоящее время измеряет анизотропию реликтового излучения с ещё более высокой точностью.

История термина

Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью». Впервые термин «Большой взрыв» (Big Bang) применил Фред Хойл в своей лекции в 1949 (сам Хойл придерживался гипотезы «непрерывного рождения» материи при расширении Вселенной). Он сказал:

«Эта теория основана на предположении, что Вселенная возникла в процессе одного-единственного мощного взрыва и потому существует лишь конечное время… Эта идея Большого взрыва кажется мне совершенно неудовлетворительной».

На русский язык Big Bang можно было бы перевести как «Большой хлопок», что, вероятно, точнее соответствует уничижительному смыслу, который хотел вложить в него Хойл. После того, как его лекции были опубликованы, термин стал широко употребляться.

Критика теории

Кроме теории расширяющейся Вселенной имелась также теория, что Вселенная стационарна, то есть не эволюционирует и не имеет ни начала, ни конца во времени. Часть сторонников такой точки зрения отвергают расширение Вселенной, а красное смещение объясняют гипотезой о «старении» света. Однако, как выяснилось, эта гипотеза противоречит наблюдениям, например, наблюдаемой зависимости продолжительности вспышек сверхновых от расстояния до них.[9][10][11] Другой вариант, не отрицающий расширения Вселенной, представлен теорией стационарной Вселенной Ф. Хойла. Она также плохо согласуется с наблюдениями.[11]

В некоторых теориях инфляции (например, вечной инфляции) наша наблюдаемая картина Большого взрыва соответствует положению лишь в наблюдаемой нами части Вселенной (Метагалактике), но не исчерпывает всю Вселенную.

Кроме того, в теории Большого взрыва не рассматривается вопрос о причинах возникновения сингулярности, или материи и энергии для её возникновения, обычно просто постулируется её безначальность. Считается, что ответ на вопрос о существовании и происхождении начальной сингулярности даст теория квантовой гравитации.

Есть также некоторое число наблюдательных фактов, плохо согласующихся с изотропностью и однородностью наблюдаемой Вселенной: наличие преимущественного направления вращения галактик[12][13], неоднородности в распределении галактик на наибольших доступных масштабах, ось зла.

Теория и религия

22 ноября 1951 года Папа Римский Пий XII объявил, что теория Большого взрыва не противоречит католическим представлениям о создании мира[14][15]. В православии также существует положительное отношение к этой теории.[16] Консервативные протестантские христианские конфессии также приветствовали теорию Большого Взрыва, как поддерживающую историческую интерпретацию учения о творении[17]. Некоторые мусульмане стали указывать на то, что в Коране есть упоминания Большого взрыва[18][19]. Согласно индуистскому учению, у мира нет начала и конца, он развивается циклично[20][21], однако в «Энциклопедии индуизма» говорится, что теория напоминает, что всё произошло от Брахмана, который «меньше атома, но больше самого громадного»[22].

В Писаниях бахаи утверждается, что Вселенная не имеет начала, однако все элементы произошли из некоторой единой субстанции — то есть, был предсказан какой-то аналог теории Стивена Хокинга о «конечной, но бескрайней» Вселенной[23]: «Знайте, что одна из самых сложных для постижения духовных истин есть та, что существующий мир — сия бесконечная Вселенная — не имеет начала… Очевидно, что вначале материя была едина, и что единая материя проявлялась по-разному в каждом элементе. Так было создано многообразие форм, и различные виды проявления материи, единожды возникнув, остались в качестве постоянных, так что каждый элемент обрёл свою индивидуальность. Но это постоянство было не окончательным, и полностью и в совершенстве осуществилось лишь по прошествии очень долгого периода времени».[24]

См. также

Примечания

↑ Wollack, Edward J. Cosmology: The Study of the Universe. Universe 101: Big Bang Theory. NASA (10 December 2010). Архивировано из первоисточника 30 мая 2012. Проверено 27 апреля 2011.
↑ How Old is the Universe? (англ.). НАСА (19 июля 2010 года). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 28 октября 2010.
↑ Komatsu, E.; et al. (2009). «Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation». Astrophysical Journal Supplement 180 (2): 330. DOI:10.1088/0067-0049/180/2/330. Bibcode: 2009ApJS..180..330K.
↑ Menegoni, E.; et al. (2009). «New constraints on variations of the fine structure constant from CMB anisotropies». Physical Review D 80 (8): 087302. DOI:10.1103/PhysRevD.80.087302. Bibcode: 2009PhRvD..80h7302M.
↑ Einstein, Albert Die Grundlage der allgemeinen Relativittstheorie (нем.) // Annalen der Physik. — 1916. — № 7. — P. 769—822. — ISSN 1521-3889.
↑ Wirtz, C. De Sitters Kosmologie und die Radialbewegungen der Spiralnebel // Astronomische Nachrichten, Bd. 222, S. 21 (1924)
↑ Cosmic Microwave Background Timeline Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли
↑ Seven-Year Wilson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results (PDF). nasa.gov. Архивировано из первоисточника 30 мая 2012. Проверено 9 марта 2012. (см. таблицу наилучших оценок космологических параметров на с. 39)
↑ Wright E.L. Errors in Tired Light Cosmology.
↑ Overduin J.M., Wesson P.S. The light/dark universe: light from galaxies, dark matter and dark energy. — World Scientific Publishing Co., 2008. — ISBN 9812834419
↑ 1 2 P. J. E. Peebles The Standard Cosmological Model in Rencontres de Physique de la Vallee d’Aosta (1998) ed. M. Greco, p. 7
↑ Учёные нашли след вращения Вселенной при рождении
↑ ScienceDirect — Physics Letters B : Detection of a dipole in the handedness of spiral galaxies with redshifts
↑ Ferris T. Coming of age in the Milky Way. — Morrow, 1988. — P. 274, 438. — ISBN 978-0-688-05889-0, citing Berger A. The Big bang and Georges Lemaître: proceedings of a symposium in honour of G. Lemaître fifty years after his initiation of big-bang cosmology, Louvainla-Neuve, Belgium, 10–13 October 1983. — D. Reidel, 1984. — P. 387. — ISBN 978-90-277-1848-8
↑ Pope Pius XII Ai soci della Pontificia Accademia delle Scienze, 22 novembre 1951 - Pio XII, Discorsi (Italian). Tipografia Poliglotta Vaticana (2 ноября 1951). Архивировано из первоисточника 30 мая 2012. Проверено 23 февраля 2012.
↑ Константин Пархоменко Первый день Творения. Сотворение мира и человека.. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2010. Проверено 22 июня 2012.
↑ Russell R.J. Cosmology: From Alpha to Omega. — Fortress Press, 2008. — ISBN 9780800662738
↑ Diane Morgan Essential Islam: a comprehensive guide to belief and practice. — ABC-CLIO, 2010.
↑ Helaine Selin Encyclopædia of the history of science, technology, and medicine in non-western cultures. — Springer Press, 1997.
↑ Sushil Mittal, G. R. Thursby The Hindu World. — Psychology Press, 2004.
↑ John R. Hinnells The Routledge companion to the study of religion. — Taylor & Francis, 2010.
↑ Sunil Sehgal Encyclopædia of Hinduism: T-Z, Volume 5. — Sarup & Sons, 1999.
↑ «Finite but unbounded universe… with no edge in space, no beginning or end in time.» Carl Sagan, Introduction to Hawking, Brief History of Time, p. x.
↑ Абдул-Баха. «Ответы на некоторые вопросы», гл. 47. Эта книга была впервые опубликована в 1908 г.

Литература

Ссылки

dic.academic.ru

Большой Взрыв. Что было до Большого взрыва?

Что было до Большого взрыва

Загадки Большого взрыва

Наша Вселенная возникла 13,7 миллиарда лет назад, порожденная Большим взрывом, и вот уже на протяжении нескольких поколений ученые пытаются понять этот феномен.

В конце 20-х годов XX века, Эдвин Хаббл открыл, что все видимые нами галактики разлетаются – словно осколки гранаты после взрыва, тогда же бельгийский астроном и богослов Жорж Леметр и выдвинул свою гипотезу (в 1931 г. она вышла на страницах «Nature»). Он считает что, история мироздания началась с того, что взорвался «первичный атом», и это породило время, пространство и материю (раньше, в начале 1920-х годов, советский ученый Александр Фридман, анализируя уравнения Эйнштейна, тоже пришел к выводу, что «Вселенная создавалась из точки» и на это ушло «десятки миллиардов наших обычных лет»).

Вначале астрономы решительно отвергли рассуждения бельгийского теолога. Потому как теория Большого взрыва как нельзя лучше сочеталась с христианской верой в Бога-Творца. В течении двух веков ученые пресекали проникновение в науку каких бы то ни было религиозных домыслов о «начале всех начал». И вот Бог, изгнанный из природы под мерное покачивание колесиков ньютоновской механики, неожиданно возвращается. Он грядет в пламени Большого взрыва, и трудно придумать более триумфальную картину его явления.

Однако проблема была не только в богословии – Большой взрыв не подчинялся законам точных наук. Важнейший момент истории Вселенной пребывал за гранью познания. В этой сингулярной (особой) точке, расположенной на оси пространства-времени, общая теория относительности переставала действовать, потому как давление, температура, плотность энергии и искривление пространства устремлялись в бесконечность, то есть теряли всякий физический смысл. В этой точке исчезали, превращались не в ноль, не в отрицательные величины, а в полное их отсутствие, в абсолютную беззначность, все эти секунды, метры и астрономические единицы. Эта точка – разрыв, который не преодолеть на ходулях логики или математики, дыра навылет во времени и пространстве.

Только в конце 1960-х годов Роджер Пенроуз и Стивен Хокинг убедительно показали, что в рамках теории Эйнштейна сингулярность Большого взрыва неизбежна. Однако это не смогло облегчить работу теоретиков. Как описать Большой взрыв? Что стало, к примеру, причиной этого события? Ведь если до него вообще не было времени, то вроде бы не могло быть и причины, породившей его.

Как мы понимаем теперь, для создания полной теории Большого взрыва, необходимо связать воедино учение Эйнштейна, описывающее пространство и время, с квантовой теорией, занимающейся элементарными частицами и их взаимодействием. Вероятно, может пройти не одно десятилетие, прежде чем удастся это сделать и вывести единую «формулу мироздания».

А откуда, к примеру, могло появится то грандиозное количество энергии, что породило этот взрыв невероятной силы? Возможно, она досталась нашей Вселенной от ее предшественницы, сжавшейся в сингулярную точку? Однако тогда откуда та ее получила? Или энергия была разлита в первородном вакууме, из которого – «пузырьком пены» – выскользнула наша Вселенная? Или же Вселенные старшего поколения передают энергию Вселенным младшего поколения посредством черных дыр – тех сингулярных точек – в глубинах которых, возможно, зарождаются новые миры, которые нам никогда не увидеть? Как бы там ни было, Вселенная в таких моделях предстает «открытой системой», что не вполне соответствует «классической» картине Большого взрыва: «Не было ничего, и вдруг родилось мироздание».

Вселенная в момент образования была в чрезвычайно плотном и горячем состоянии.

А возможно, как считают некоторые из исследователей, наша Вселенная вообще… лишена энергии, точней, ее совокупная энергия равна нулю? Положительная энергия излучения, испускаемого веществом, накладывается на отрицательную энергию гравитации. Плюс на минус дает ноль. Этот пресловутый «0» кажется ключом к пониманию природы Большого взрыва. Из него – из «нуля», из «ничего» – мгновенно родилось все. Случайно. Спонтанно. Просто так. Ничтожно малое отклонение от 0 породило вселенскую лавину событий. Можно привести и такое сравнение: каменный шар, балансировавший на тонкой, как шпиль, вершине какой-то Джомолунгмы, неожиданно качнулся и покатился вниз, порождая «лавину событий».

1973 год — физик Эдвард Трион из Америки, попробовал описать процесс рождения нашей Вселенной, используя принцип неопределенности Гейзенберга, одну из основ квантовой теории. По этому принципу, чем точней мы, к примеру, измеряем энергию, тем неопределенней становится время. Итак, если энергия строго равна нулю, то время может быть сколь угодно большим. Настолько большим, что рано или поздно в квантовом вакууме, из которого и предстоит родиться Вселенной, возникнет флуктуация. Это и приведет к стремительному разрастанию космоса, казалось бы, из ничего. «Просто Вселенные иногда рождаются, вот и все», – так незатейливо Трион объяснил подоплеку Большого взрыва. Это был большой Случайный взрыв. Только и всего.

А может ли Большой взрыв повториться?

Как ни странно, да. Мы живем в мироздании, которое все еще может плодоносить и порождать новые миры. Созданы несколько моделей, которые описывают «Большие взрывы» будущего.

Почему бы, к примеру, в том же вакууме, породившем нашу Вселенную, не появиться новым флуктуациям? Может быть, за эти 13,7 миллиарда лет рядом с нашим мирозданием появилось бесчисленное множество миров, никак не соприкасающихся друг с другом. В них действуют разные законы природы, существуют различные физические константы. В большинстве этих миров жизнь никогда не могла бы возникнуть. Многие из них сразу гибнут, испытывают коллапс. Но в некоторых Вселенных – по чистой случайности! – складываются условия, при которых способна зародиться жизнь.

Но дело не только в том вакууме, что пребывает до начала «всех времен и народов». Чреватые будущими мирами флуктуации могут возникать и в вакууме, что разлит в нашей Вселенной, – точней, в темной энергии, заполняющей ее. Такого рода модель «обновляющейся Вселенной» разработал американский космолог, уроженец Советского Союза, Александр Виленкин. Нам эти новые «большие взрывы» ничем не грозят. Они не разрушат структуру Вселенной, не выжгут ее дотла, а только создадут новое пространство за пределами, доступными нашему наблюдению и пониманию. Может быть, подобные «взрывы», знаменующие рождения новых миров, происходят в глубинах многочисленных черных дыр, усеивающих космос, полагает американский астрофизик Ли Смолин.

Другой уроженец СССР, проживающий на Западе, космолог Андрей Линде считает, что мы сами способны учинить новый Большой взрыв, собрав в какой-то точке пространства громадное количество энергии, превышающее некий критический предел. По его расчетам, космические инженеры будущего могли бы взять незримую щепотку вещества – всего несколько сотых долей миллиграмма – и уплотнить его до такой степени, что энергия этого сгустка составит 1015 гигалектронвольт. Образуется крохотная черная дыра, которая начнет расширяться по экспоненте. Так возникнет «дочерняя Вселенная» со своим пространством-временем, стремительно отделяющаяся от нашей Вселенной.

…В природе Большого взрыва много фантастичного. Но справедливость этой теории доказывает целый ряд природных феноменов. К ним относятся наблюдаемое нами расширение Вселенной, картина распределения химических элементов, а также космическое фоновое излучение, которое так и называют «реликтом Большого взрыва».

Что было до Большого взрыва?

Мир не существует вечно. Он зародился в пламени Большого взрыва. Однако было ли это уникальным явлением в истории космоса? Или повторяющимся событием, вроде рождения звезд и планет? Что если Большой взрыв – только фаза перехода из одного состояния Вечности в другое?

Многие из физиков говорят о том, что изначально было Нечто, а не Ничто. Возможно, наша Вселенная, – как и другие, – родилась из элементарного квантового вакуума. Но как ни «минимально просто» подобное состояние, – а меньше, чем квантовый вакуум, не позволяют быть законы физики, – его нельзя все же именовать «Ничто».

Возможно, видимая нами Вселенная – только очередное агрегатное состояние Вечности? А причудливое расположение галактик и галактических скоплений – что-то наподобие кристаллической решетки, которая в n-мерном мире, существовавшем до рождения нашей Вселенной, имела совсем иную структуру и которая возможно предсказана «формулой всего», разыскивавшейся еще Эйнштейном? И будет ли она найдена в ближайшие десятилетия? Ученые напряженно вглядываются сквозь стену Неведомого, оградившего наше мироздание, стараясь понять, что же было за мгновение до того, как, по привычным для нас представлениям, не было ровным счетом ничего. Какие формы Вечного космоса возможно вообразить, наделив время и пространство теми качествами, которые немыслимы в нашем мироздании?

Среди самых многообещающих теорий, в которые физики стараются втиснуть целую Вечность, возможно назвать теорию квантовой геометрии, квантово-спиновую динамику или квантовую гравитацию. Наибольший вклад в их разработку внесли Абэй Аштекар, Тед Джекобсон, Ежи Левандовски, Карло Ровелли, Ли Смолин и Томас Тиманн. Все это – сложнейшие физические построения, целые дворцы, возведенные из формул и гипотез, – только бы скрыть таящуюся в их глубине и темноте прорву, сингулярность времени и пространства.

Большой Взрыв. Что было до Большого взрыва?

Эпоха сингулярности

Окольные тропы новых теорий заставляют нас перешагнуть через очевидные, на первый взгляд, истины. Так, в квантовой геометрии пространство и время, прежде дробимые бесконечно, вдруг разбиваются на отдельные островки – порции, кванты, меньше которых нет ничего. Все сингулярные точки могут быть вмурованы в эти «каменные глыбы». Само пространство-время превращается в переплетение одномерных структур – «сети спинов», то есть становится дискретной структурой, в своем роде цепью, сплетенной из отдельных звеньев.

Объем минимально возможной петельки пространства составляет всего 10—99 кубического сантиметра. Эта величина до такой степени мала, что в одном кубическом сантиметре гораздо больше квантов пространства, чем тех самых кубических сантиметров в наблюдаемой нами Вселенной (ее объем составляет 1085 сантиметров в кубе). Внутри квантов пространства нет ничего, ни энергии, ни вещества – подобно тому, как внутри математической точки – по определению – не отыскать ни треугольника, ни икосаэдра. Но если мы применим гипотезу о «субмикроскопической ткани Вселенной», что бы описать Большой взрыв, мы получим поразительные результаты, как показали Абэй Аштекар и Мартин Боджовальд из Пенсильванского университета.

Если заменить в Стандартной теории космологии дифференциальные уравнения, предполагающие непрерывное течение пространства, другими дифференциальными уравнениями, следующими из теории квантовой геометрии, то таинственная сингулярность исчезнет. Физика не заканчивается там, где начинается Большой взрыв, – таков первый обнадеживающий вывод космологов, которые отказались принимать за истину в последней инстанции видимые нами свойства мироздания.

В теории квантовой гравитации предполагается, что наша Вселенная (как и все другие) родилась в как результат случайной флуктуации квантового вакуума – глобальной макроскопической среды, в которой не было времени. Каждый раз, когда в квантовом вакууме возникает флуктуация определенных размеров, рождается и новая Вселенная. Она «отпочковывается» от той однородной среды, в которой образовалась, и начинает свою собственную жизнь. Теперь у нее – своя история, свое пространство, свое время, своя стрела времени.

В современной физике создали ряд теорий, показывающих, как из вечно существующей среды, где нет Макровремени, но в отдельных точках которой течет свое микровремя, может возникнуть такой громадный мир, как наш.

К примеру, физики Габриэле Венециано и Маурицио Гасперини из Италии, в рамках теории струн предполагают, что изначально существовал так называемый «струнный вакуум». Случайные квантовые флуктуации в нем привели к тому, что плотность энергии достигла критической величины, и это вызвало локальный коллапс. Который завершился рождением нашей Вселенной из вакуума.

В рамках теории квантовой геометрии Абэй Аштекар и Мартин Боджовальд показали, что пространство и время могут возникать из более примитивных фундаментальных структур, а именно «сетей спинов».

Экхард Ребхан из Дюссельдорфского университета и – независимо от него – Джордж Эллис и Рой Маартенс из Кейптаунского университета развивают идею «статической Вселенной», которую обдумывали еще Альберт Эйнштейн и британский астроном Артур Эддингтон. В своем стремлении обойтись без эффектов квантовой гравитации Ребхан и его коллеги придумали сферическое пространство, пребывающее посреди вечной пустоты (или, если хотите, пустой вечности), где нет никакого времени. Ввиду некоторой нестабильности здесь развивается инфляционный процесс, что и приводит к горячему Большому взрыву.

Конечно, перечисленные модели умозрительны, но они принципиально соответствуют современному уровню развития физики и результатам астрономических наблюдений последних нескольких десятилетий. В любом случае, ясно одно. Большой взрыв был скорей рядовым, естественным событием, а не единственным в своем роде.

Помогут ли подобного рода теории понять, что же могло быть до Большого взрыва? Если Вселенная родилась, что ее породило? Где в современных теориях космологии проступает «генетический отпечаток» ее родительницы? 2005 год — Абэй Аштекар, к примеру, обнародовал результаты своих новых расчетов (проделать их помогли Томаш Павловски и Парамприт Сингх). Из них явствовало, что если исходные посылки верны, то до Большого взрыва существовали то же самое пространство-время, что и после этого события. Физика нашего мироздания, словно в зеркале, отразилась в физике мира иного. В этих расчетах Большой взрыв, словно зеркальный экран, рассекал Вечность, располагая рядом несоединимое – естество и его отражение. И что подлинность здесь, что призрак?

Единственное, что возможно разглядеть «с той стороны зеркального стекла», что Вселенная тогда не расширялась, а сжималась. Большой взрыв стал точкой ее коллапса. В этот момент пространство и время на мгновение пресеклись, чтобы снова отразиться – продолжиться – фениксом восстать уже в знакомом нам мире, том мироздании, которое мы вымеряем нашими формулами, шифрами и числами. Вселенная буквально вывернула сама себя наизнанку, будто перчатку или рубашку, и с того времени неуклонно расширяется. Большой взрыв не был, по Аштекару, «творением целой Вселенной из Ничто», а являлся только переходом из одной динамической формы Вечности в другую. Возможно, Вселенная переживает бесконечную череду «больших взрывов», и эти десятки миллиардов (или сколько там) лет, разделяющие ее отдельные фазы, – только периоды «космической синусоиды», по законам которой живет мироздание?

А.Волков

ред. shtorm777.ru

Большой Взрыв - это... Что такое Большой Взрыв?

Большо́й взрыв (от англ. Big Bang) — гипотетическое начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

Современные представления теории Большого взрыва

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,73 ± 0,12 млрд [1] лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния с температурой примерно 1032 K (Планковская температура) и плотностью около 1093 г/см3 (Планковская плотность), и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Ранняя Вселенная представляла собой однородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Начальное состояние Вселенной

Экстраполяция наблюдаемого расширения Вселенной назад во времени приводит при использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий гравитации к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом. Более того, теория не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало этому моменту (лишь потому, что Большой взрыв радикально изменил законы Вселенной: при этом теория вовсе не отрицает возможность существования чего-либо до Большого взрыва), а размеры Вселенной тогда равнялись нулю — она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью и сигнализирует о недостаточности описания Вселенной классической общей теорией относительности. Насколько близко к сингулярности можно экстраполировать известную физику, является предметом научных дебатов, но практически общепринято, что допланковскую эпоху рассматривать известными методами нельзя. Многие учёные полушутя-полусерьёзно называют космологическую сингулярность «рождением» (или «сотворением») Вселенной. Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории относительности была доказана в числе прочих теорем о сингулярностях Р. Пенроузом и С. Хокингом в конце 1960-ых годов. Её существование является одним из стимулов построения альтернативных теорий гравитации.

Дальнейшая эволюция Вселенной

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от измеримого экспериментально параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

История открытия Большого взрыва

13,73 ± 0,12 млрд лет назад произошел Большой взрыв.
1916 — вышла в свет работа физика Альберта Эйнштейна «Основы общей теории относительности», которой он завершил создание релятивистской теории гравитации.
1917 — Эйнштейн на основе своих уравнений поля развил представление о пространстве с постоянной во времени и пространстве кривизной (модель Вселенной Эйнштейна, знаменующая зарождение космологии), ввёл космологическую постоянную Λ. (Впоследствии Эйнштейн назвал введение космологической постоянной одной из самых больших своих ошибок; уже в наше время выяснилось, что Λ-член играет важнейшую роль в эволюции Вселенной). В. де Ситтер выдвинул космологическую модель Вселенной (модель де Ситтера) в работе «Об эйнштейновской теории гравитации и её астрономических следствиях».
1922 — советский математик и геофизик Ал. Ал. Фридман нашёл нестационарные решения гравитационного уравнения Эйнштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель, известная как решение Фридмана). Если экстраполировать эту ситуацию в прошлое, то придётся заключить, что в самом начале вся материя Вселенной была сосредоточена в компактной области, из которой и начала свой разлёт. Поскольку во Вселенной очень часто происходят процессы взрывного характера, то у Фридмана возникло предположение, что и в самом начале её развития также лежит взрывной процесс — Большой взрыв.
1923 — немецкий математик Г. Вейль отметил, что если в модель де Ситтера, которая соответствовала пустой Вселенной, поместить вещество, она должна расширяться. О нестатичности Вселенной де Ситтера говорилось и в книге А. Эддингтона, опубликованной в том же году.
1924 — К. Вирц обнаружил слабую корреляцию между угловыми диаметрами и скоростями удаления галактик и предположил, что она может быть связана с космологической моделью де Ситтера, согласно которой скорость удаления отдалённых объектов должна возрастать с их расстоянием.
1925 — К. Э. Лундмарк и затем Штремберг, повторившие работу Вирца, не получили убедительных результатов, а Штремберг даже заявил, что «не существует зависимости лучевых скоростей от расстояния от Солнца». Однако было лишь ясно, что ни диаметр, ни блеск галактик не могут считаться надёжными критериями их расстояния. О расширении непустой Вселенной говорилось и в первой космологической работе бельгийского теоретика Жоржа Леметра, опубликованной в этом же году.
1927 — опубликована статья Леметра «Однородная Вселенная постоянной массы и возрастающего радиуса, объясняющая радиальные скорости внегалактических туманностей». Коэффициент пропорциональности между скоростью и расстоянием, полученный Леметром, был близок к найденному Э. Хабблом в 1929. Леметр был первым, кто чётко заявил, что объекты, населяющие расширяющуюся Вселенную, распределение и скорости движения которых и должны быть предметом космологии — это не звёзды, а гигантские звёздные системы, галактики. Леметр опирался на результаты Хаббла, с которыми он познакомился, будучи в США в 1926 г. на его докладе.
1929 — 17 января в Труды Национальной академии наук США поступили статьи Хьюмасона о лучевой скорости NGC 7619 и Хаббла, называвшаяся «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». Сопоставление этих расстояний с лучевыми скоростями показало чёткую линейную зависимость скорости от расстояния, по праву называющуюся теперь законом Хаббла.
1948 — выходит работа Г. А. Гамова о «горячей вселенной», построенная на теории расширяющейся вселенной Фридмана. По Фридману, вначале был взрыв. Он произошёл одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной — Солнце, звёзды, галактики и планеты, в том числе Земля и всё что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим. Идея Гамова состояла в том, что в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, и в этом ядерном котле за несколько минут были синтезированы лёгкие химические элементы. Самым эффектным результатом этой теории стало предсказание космического фона излучения. Электромагнитное излучение должно было, по законам термодинамики, существовать вместе с горячим веществом в «горячую» эпоху ранней Вселенной. Оно не исчезает при общем расширении мира и сохраняется — только сильно охлаждённым — и до сих пор. Гамов и его сотрудники смогли ориентировочно оценить, какова должна быть сегодняшняя температура этого остаточного излучения. У них получалось, что это очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю. С учётом возможных неопределённостей, неизбежных при весьма ненадёжных астрономических данных об общих параметрах Вселенной как целого и скудных сведениях о ядерных константах, предсказанная температура должна лежать в пределах от 1 до 10 К. В 1950 году в одной научно-популярной статье (Physics Today, № 8, стр. 76) Гамов объявил, что скорее всего температура космического излучения составляет примерно 3 К.
1955 — Советский радиоастроном Тигран Шмаонов экспериментально обнаружил шумовое СВЧ излучение с температурой около 3K.[2]
1964 — американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вилсон открыли космический фон излучения и измерили его температуру: она оказалась равной 3 К! Это было самое крупное открытие в космологии со времён открытия Хабблом в 1929 году общего расширения Вселенной. Теория Гамова была полностью подтверждена. В настоящее время это излучение носит название реликтового; термин ввёл советский астрофизик И. С. Шкловский.
2003 — спутник Космический телескоп Хаббла и др.), полученная информация подтвердила космологическую модель ΛCDM и инфляционную теорию. С высокой точностью был установлен возраст Вселенной и распределение по массам различных видов материи (барионная материя — 4 %, тёмная материя — 23 %, тёмная энергия — 73 %).
2009 — запущен спутник Планк, который с еще более высокой точностью измерит анизотропию реликтового излучения.

История термина

Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью». Впервые термин «Большой взрыв» применил Фред Хойл в своей лекции в 1949 (сам Хойл придерживался гипотезы «непрерывного рождения» материи при расширении Вселенной). Он сказал:

На русский язык Big Bang можно перевести и как «Большой хлопок», что, вероятно, точнее соответствует уничижительному смыслу, который вложил в него Хойл. Однако после того, как его лекции были опубликованы, термин стал широко употребляться.

Критика теории Большого взрыва

Некоторые противники теории Большого взрыва считают, что Вселенная стационарна, то есть не эволюционирует, и не имеет ни начала, ни конца во времени. Сторонники такой точки зрения отвергают расширение Вселенной, а красное смещение объясняют гипотезой о «старении» света. Однако, как выяснилось, эта гипотеза противоречит наблюдениям, например, наблюдаемой зависимости продолжительности вспышек сверхновых от расстояния до них.

Существует также точка зрения о том, что законы Большого Взрыва действуют лишь в наблюдаемой нами части Вселенной (Метагалактике).

Кроме того, ТБВ не дает удовлетворительного ответа на вопрос о причинах возникновения сингулярности, или материи/энергии для её возникновения, обычно просто постулируя её безначальность.

См. также

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Что такое Большой взрыв - объяснение для детей

Астрономия для детей > Ответы на частые вопросы > Что такое Большой взрыв

Начать объяснение для детей родители или учителя в школе могут с того, что астрономам нужно создавать математические модели на основе наблюдений, чтобы точно понять, как сформировалась Вселенная. Теория Большого взрыва включает в себя общую теорию относительности Эйнштейна и стандартные теории фундаментальных частиц. Дети должны понять, что в наблюдении за расширением Вселенной также помогают телескопы Хаббл и Спитцер. Важно было осознать, будет ли она расширяться вечно или остановится и вернется к Большому взрыву.

Фоновая радиация

Физика утверждает, что, если бы нам удалось заглянуть во Вселенную через секунду после Большого взрыва, то мы бы увидели 10-миллиардное море нейтронов, протонов, электронов, антиэлектронов (позитроны), фотонов и нейтрино. Для самых маленьких этот процесс покажется интересным, ведь вы наблюдаете за рождением всего! Потом Вселенная остывала, а нейтроны распадались на протоны и электроны или же сливались с протонами для выработки дейтерия (изотоп водорода).

По мере охлаждения, температура стала бы идеальной, чтобы электроны и ядра начали создавать нейтральные атомы. До этого момента («рекомбинация») вы бы наблюдали за непрозрачной Вселенной. Но важно объяснить детям, что с появлением нейтральных атомов, Вселенная стала прозрачной. Эти фотоны (послесвечение Большого взрыва) можно рассмотреть и сейчас как фоновое излучение.

Чтобы исследовать этот фон, НАСА отправили две миссии, сняв изображения Вселенной всего через 400000 лет после формирования. Первым был Космический исследователь фона (COBE). В 1992 году команда объявила, что они нанесли на карту первичные горячие и холодные пятна. Они были связаны с гравитацией ранней Вселенной и формировали семена гигантских галактических скоплений, занимающих сотни миллионы лет. Дети должны понимать, что это важный труд, ведь за него Джон К. Мазер и Джордж Ф. Смут получили Нобелевскую премию по физике.

Вторая миссия – WMAP. У аппарата было лучшее разрешение, поэтому он исследовал небо, измеряя различия в температурах микроволнового излучения (равномерно распределено по Вселенной). На рисунке видна карта с горячими красными участками и более холодными синими. Объединив сведения с теоретическими моделями, ученые поняли, что Вселенная «плоская», то есть удовлетворяет евклидову геометрию.

Картина «детской» Вселенной. На карте отображены WMAP температуры микроволнового фонового излучения. Горячие точки – красные, а холодные – синие.

Третья миссия – Планк, устроенная Европейским космическим агентством в 2009 году. Он создавал наиболее точные карты микроволнового фонового излучения. Ему удалось отобразить небо в 9 диапазонах длин и точно измерить температуры.

Инфляция

Главная проблема наблюдения состояла в том, что Вселенная была чересчур однородной. Как же частицы, которые никогда не контактировали, пришли к равновесию с одинаковой температурой? Эти проблемы можно было бы решить, если после Большого взрыва появился короткий период, когда Вселенная испытала невероятный взрыв расширения – инфляция. Чтобы это произошло, Вселенная должна была быть наполненной неустойчивой формой энергии, о которой еще мало что известно.

Модели показывают, что из-за квантового шума эта энергия была бы распределена неравномерно. Этот образец перенесся бы в материю и проявился в фотонах, что и наблюдается на картах и рисунках COBE и WMAP. Но это все еще не отвечает на вопрос о появлении инфляции. На это тяжело ответить, так как инфляция закончилась задолго до рекомбинации. Но у нас есть способ отслеживать Вселенную, минуя фотоны, – гравитационные волны. Это универсальный метод получить информацию там, где уже ничего не помогает.

Темная энергия

История Большого взрыва все больше прояснялась. Но 1996 году при наблюдении отдаленных сверхновых все изменилось. Важно объяснить детям, что все думали, будто Вселенная замедляется. Масса порождает гравитацию, а та создает напряжение. Но наблюдения явно отображали ускорение. Что-то расширяло Вселенную. Вещество назвали «темной энергией», но до сих пор исследователи так и не понимают, с чем имеют дело.

v-kosmose.com

Что такое Большой взрыв — объяснение для детей. Что такое большой взрыв

что было во Вселенной до Большого взрыва?

Происхождение материального мира

Исследования Хаббла

Появление теории Большого взрыва

Инфляционная теория

Материя и поле

Расширение Вселенной

Частицы и античастицы

Возникновение физических законов

Зарождение галактик

Современное состояние Вселенной

Большой взрыв — Lurkmore

[править] История возникновения

[править] Краткое описание

[править] Сингулярность

[править] Планковская эпоха

[править] Собственно взрыв

[править] Плавное расширение

Большой взрыв

Главный вопрос мироздания

Материалы по теме

Кому мы обязаны открытием Большого взрыва?

Современные представления о теории Большого взрыва: как это произошло?

Отправные периоды в формировании Вселенной

Космологическая сингулярность

Эволюция Вселенной: что ее ожидает в будущем?

Отношение религии к теории Большого взрыва

Интересные факты

Материалы по теме

Большой взрыв - это... Что такое Большой взрыв?

Современные представления теории Большого взрыва и теории горячей Вселенной

Проблема начальной сингулярности

Дальнейшая эволюция Вселенной

История развития представлений о Большом Взрыве

История термина

Критика теории

Теория и религия

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Большой Взрыв. Что было до Большого взрыва?

Загадки Большого взрыва

А может ли Большой взрыв повториться?

Что было до Большого взрыва?

ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ

Большой Взрыв - это... Что такое Большой Взрыв?

Современные представления теории Большого взрыва

Начальное состояние Вселенной

Дальнейшая эволюция Вселенной

История открытия Большого взрыва

История термина

Критика теории Большого взрыва

См. также

Примечания

Ссылки

Что такое Большой взрыв - объяснение для детей

Фоновая радиация

Инфляция

Темная энергия