Физика теория большого взрыва: Теория большого взрыва |

Содержание

Теория большого взрыва

Одна из версий возникновения нашей Вселенной — теория Большого взрыва. В ее основе лежит простая мысль — у Вселенной было начало. Т&Р вместе с автором подкаста «Теория Большой Бороды» Антоном Поздняковым простыми словами объясняют теорию и рассказывают, как происходил «взрыв».

В чем суть теории Большого Взрыва

Теория Большого Взрыва — это космологическая модель, которая описывает ранние стадии развития Вселенной. В ее основе лежит мысль, которая до недавнего времени была совсем не очевидной — у нашей Вселенной было начало.

В начале 20 века астрономы обнаружили, что удаленные от нас галактики разлетаются в разные стороны. Из этого следует, что наша Вселенная не статична, а расширяется. И если с течением времени происходит расширение, то когда-то в прошлом оно должно было начаться. Именно момент, с которого началось расширение Вселенной, сейчас и называют «Большим взрывом». По современным подсчетам, произошло это 13.8 миллиардов лет назад.

Говорить о том, что было до Большого Взрыва, не совсем корректно. По современным физическим представлениям, сама концепция времени, в нашем понимании, тогда не существовала. Не было ни «до», ни «после», ни «во время». Теория Большого Взрыва же описывает ранние стадии расширения Вселенной, то есть события, происходившие непосредственно после Большого Взрыва.

Как происходил Большой Взрыв

Все процессы после Большого Взрыва были обусловлены тем, что Вселенная постепенно остывала и становилась все менее плотной. Как мы знаем, температура — это мера движения частиц. Температура падает — частицы замедляются. Чем медленнее двигаются частицы, тем проще им друг с другом соединяться. По мере остывания Вселенной сначала отдельно летающие кварки смогли объединиться в протоны, нейтроны и другие адроны и лептоны. Затем уже полученные частицы, продолжая замедляться, начали формировать первые ядра привычных нам атомов.

Период формирования первых атомов во Вселенной называется первичным нуклеосинтезом. Продолжался он примерно 20 минут после Большого Взрыва. В этот период вся Вселенная была разогрета до состояния, которое мы сегодня наблюдаем внутри звезд. В этот период в основном формировались ядра водорода и гелия в соотношении 3 к 1. Такие доли водорода и гелия, двух самых распространенных элементов во Вселенной, мы наблюдаем до сих пор.

Один из самых часто задаваемых вопросов — где именно произошел Большой Взрыв? Ведь если был взрыв, должен быть и эпицентр. Но на самом деле это заблуждение, которое происходит из не совсем корректного термина «взрыв». Дело в том, что у нашей Вселенной нет центра (примерно как нельзя обозначить центр на поверхности сферы). Правильнее представлять, что Большой Взрыв произошел сразу везде, во всех точках Вселенной одновременно.

После того, как закончился первичный нуклеосинтез, и новые ядра атомов уже почти не формировались, Вселенная все еще оставалась горячей настолько, что вещество в ней находилось в состоянии плазмы. В ней электроны летали отдельно от ядер. И благодаря свободно летающим электронам в этот период Вселенная была непрозрачной для света. Фотоны постоянно сталкивались с электронами и не могли лететь прямо, как будто их закрыли в зеркальном лабиринте. Поэтому же, кстати, вы не можете их видеть сквозь лампу дневного света или сквозь наше Солнце. Они тоже состоят из плазмы, и поэтому непрозрачны.

Вселенная продолжала остывать, и спустя примерно 300 000 лет после Большого Взрыва температура опустилась достаточно, чтобы электроны могли присоединиться к ядрам атомов, и, как следствие, Вселенная стала прозрачной. Этот момент называется рекомбинацией. Фотоны, которыми было наполнено все вокруг, больше не видели препятствий в виде электронов и смогли лететь прямо. При чем сразу отовсюду и во все стороны.

Собственно, именно те фотоны, которые были «освобождены» в момент рекомбинации, мы видим и сегодня. Спустя более чем 13 миллиардов лет они долетают до нас в виде реликтового излучения — микроволнового космического фона, который мы регистрируем с помощью современных телескопов.

Обнаружение реликтового излучения — одно из главных подтверждений Теории Большого Взрыва. Важной его особенностью является однородность. Оно одинаковое независимо от того, в какую сторону мы посмотрим. Это также косвенно подтверждает, что у Вселенной нет некого выделенного направления. Куда бы мы не посмотрели, на больших масштабах Вселенная одинакова во всех направлениях.

Сегодня существует множество подтверждений Теории Большого Взрыва. Мы наблюдаем расширение Вселенной и видим, как формировались галактики и межгалактические структуры на разных этапах эволюции Вселенной, наблюдаем предсказанное соотношение гелия и водорода в последней. Все они сходятся с текущими представлениями о ранних этапах формирования Вселенной, которые и описывает ТБВ.

В самой теории есть неточности, которые нужно будет устранять дальнейшими более точными и подробными астрономическими наблюдениями и разработкой более совершенных физических моделей. Но то количество независимых перекрестных данных, которые уже есть на руках у современной космологии, позволяют нам с уверенностью говорить о том, что Большой Взрыв, ставший отправной точкой расширения Вселенной, действительно произошел, и все вокруг нас — это его прямые последствия.

Подробнее о теории Большого взрыва можно узнать в выпуске подкаста «Теория Большой Бороды». Его ведущий простыми словами рассказывает о науке и космосе, общается с гостями из научного мира, разбирает концепты из мира scifi.

Антон Поздняков

Что такое теория Большого взрыва?

Теория Большого взрыва является ведущим объяснением того, как возникла Вселенная. Проще говоря, Вселенная, какой мы ее знаем и видим, родилась из бесконечно горячей и плотной точки, называемой сингулярностью. В один момент она «взорвалась» — раздулась и растянулась. В первые мгновения этот процесс происходил с невообразимой скоростью, а затем, по мере охлаждения пространства, замедлился, но не прекратился, и происходит последние 13,8 млрд лет.

Существующие технологии еще не позволяют астрономам в буквальном смысле взглянуть на рождение Вселенной. Многое из того, что мы знаем о Большом взрыве, исходит из математических формул и моделей. Однако астрономы могут увидеть «эхо» расширения через явление, известное как космический микроволновый фон.

Большой взрыв: рождение Вселенной

Помимо Большого взрыва, есть и альтернативные объяснения возникновения Вселенной — такие как вечная инфляция или колеблющаяся Вселенная.

Большой взрыв: рождение Вселенной

Около 13,7 млрд лет назад все было сконцентрировано в бесконечно малой сингулярности, точке бесконечной плотности и тепла. Внезапно началось взрывное расширение, раздувшее нашу Вселенную вовне со скоростью, превышающей скорость света. Это был период космической инфляции, продлившийся всего 10^-32 секунды, согласно теории физика Алана Гута 1980 года, которая навсегда изменила наши представления о Большом взрыве.

Когда космическая инфляция подошла к внезапному и все еще загадочному концу, закрепились более классические описания Большого взрыва. Поток материи и излучения, известный как «повторный нагрев», начал заселять нашу Вселенную барионной материей.

Инфографика, показывающая эволюцию Вселенной от Большого взрыва. Фото: Astrosprint

По данным NASA, все это произошло всего за первую секунду после возникновения Вселенной, когда температура была еще невообразимо высокой — около 5,5 млрд градусов по Цельсию. Космос содержал огромное количество фундаментальных частиц, таких как нейтроны, электроны и протоны — «сырье», которое станет строительным материалом для всего вещества во Вселенной.

«Послесвечение» Большого взрыва

Этот ранний «суп» невозможно увидеть, потому что он не мог удерживать видимый свет. «Свободные электроны заставили бы свет (фотоны) рассеиваться так же, как солнечный свет рассеивается каплями воды в облаках», — заявила NASA. Однако со временем эти свободные электроны встретились с ядрами и создали нейтральные атомы или атомы с равными положительными и отрицательными электрическими зарядами. Это позволило свету «зародиться» спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва.

Этот свет, который иногда называют «послесвечением» Большого взрыва, более правильно назвать космическим микроволновым фоном (CMB). Впервые он был предсказан Ральфом Альфером и другими учеными в 1948 году, но обнаружили его случайно, почти 20 лет спустя.

Реликтовое излучение. Фото: Wikipedia

Это открытие произошло, когда Арно Пензиас и Роберт Уилсон (оба из Bell Telephone Laboratories в Нью-Джерси) строили радиоприемник в 1965 году. По данным NASA, они получили более высокие температуры, чем ожидалось. Сначала они думали, что аномалия возникла из-за того, что мешали экскременты голубей, поселившихся в антенне. После их уборки аномалия не исчезла. Одновременно команда Принстонского университета под руководством Роберта Дике пыталась найти свидетельства реликтового излучения и поняла, что Пензиас и Уилсон наткнулись на него во время своих странных наблюдений.

Возраст Вселенной

В настоящее время реликтовое излучение наблюдается многими исследователями и во многих миссиях космических аппаратов. Одним из самых известных проектов был спутник NASA Cosmic Background Explorer (COBE), за данными которого была создана карта неба в 1990-х годах. По стопам COBE последовало несколько других миссий, таких как эксперимент BOOMERanG (воздушные наблюдения за миллиметровым внегалактическим излучением и геофизикой), зонд NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и спутник Planck Европейского космического агентства. Наблюдения последнего, впервые опубликованные в 2013 году, нанесли на карту реликтовое излучение с беспрецедентной детализацией и показали, что Вселенная старше, чем считалось ранее: 13,82 млрд лет, а не 13,7 млрд. Миссия исследовательской обсерватории продолжается, и периодически выпускаются новые карты реликтового излучения.

Карта температур реликтового излучения, полученная в течение первого года работы «Планка». Фото: Wikipedia

Однако карта породила новые загадки. Например, почему Южное полушарие оказалось более красным (теплее), чем Северное. Теория Большого взрыва говорит, что реликтовое излучение должно быть в основном одинаковым, куда бы вы ни посмотрели. Но на практике это оказалось не так.

Изучение реликтового излучения также дает астрономам подсказки относительно состава Вселенной. Исследователи считают, что большая часть космоса состоит из материи и энергии, которые невозможно зафиксировать с помощью обычных земных инструментов, что привело к названиям «темная материя» и «темная энергия». Считается, что только 5% Вселенной состоит из материи, такой как планеты, звезды и галактики.

Расширение против взрыва

Хотя Большой взрыв часто называют «взрывом», это неверное его представление. При взрыве осколки выбрасываются из центральной точки в уже существовавшее пространство. Если бы вы были в центральной точке, вы бы увидели, что все фрагменты удаляются от вас примерно с одинаковой скоростью. Но Большой взрыв был не таким. Это было скорее расширение пространства — концепция, вытекающая из уравнений общей теории относительности Эйнштейна, но не имеющая аналога в классической физике.

Это означает, что все расстояния во Вселенной растягиваются с одинаковой скоростью. Любые две галактики, разделенные расстоянием X, удаляются друг от друга с одинаковой скоростью, в то время как галактика на расстоянии 2X удаляется с удвоенной скоростью.

Продолжающееся расширение Вселенной

Вселенная не только расширяется, но делает это с ускорением. Это означает, что в далеком будущем все галактики настолько удалятся друг от друга, что для наблюдателей будет казаться, что других галактик во Вселенной нет вовсе.

«Если вы подождете достаточно долго, в конце концов далекая галактика достигнет скорости света. Это означает, что даже свет не сможет преодолеть разрыв, который открывается между этой галактикой и нами», — объясняет астроном Гарвардского университета Ави Леб.

Некоторые физики также предполагают, что Вселенная, с которой мы сталкиваемся, — лишь одна из многих. В модели «мультивселенной» разные Вселенные будут сосуществовать друг с другом, как пузыри, парящие рядом. Теория предполагает, что во время этого первого большого толчка инфляции разные части пространства-времени росли с разной скоростью. Это могло бы породить разные Вселенные с потенциально разными законами физики.

Возможно, что Большой взрыв не был первым инфляционным периодом, который пережила Вселенная. Некоторые ученые считают, что мы живем в космосе, который проходит через регулярные циклы инфляции и дефляции. Вероятно, сейчас мы просто живем в одной из таких фаз.

JWST и Большой взрыв

Телескоп — это почти машина времени, позволяющая заглянуть в далекое прошлое. Hubble показал нам галактики такими, какими они были много миллиардов лет назад. А преемник Hubble — космический телескоп James Webb — может еще глубже заглянуть в прошлое. NASA надеется, что сможет увидеть время, когда сформировались первые галактики, почти 13,6 млрд лет назад.

Космический телескоп James Webb. Источник: NASA

В отличие от Hubble, который видит в основном в оптическом диапазоне волн, JWST — это инфракрасный телескоп — имеет большое преимущество при наблюдении за очень далекими галактиками. Расширение Вселенной означает, что испускаемые ею волны растягиваются, поэтому свет, излучаемый в видимом диапазоне длин волн, на самом деле достигает нас в инфракрасном диапазоне. Вполне вероятно, благодаря James Webb мы увидим раннюю Вселенную совсем другой, чем та, которая раскрывалась нам в теоретических расчетах.

Напомним, что ранее мы объясняли, что такое световой год.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine

Что такое Теория большого взрыва?

Вселенная возникла около 13,7 миллиардов лет назад.
(Изображение предоставлено: АЛЬФРЕД ПАСЬЕКА / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Теория Большого Взрыва является ведущим объяснением того, как возникла Вселенная. Проще говоря, в нем говорится, что Вселенная, какой мы ее знаем, началась с бесконечно горячей и плотной единственной точки, которая раздувалась и растягивалась — сначала с невообразимой скоростью, а затем с более измеримой скоростью — в течение следующих 13,7 миллиардов лет до все еще расширяющегося космоса. что мы знаем сегодня.

Существующие технологии еще не позволяют астрономам в буквальном смысле заглянуть в историю рождения Вселенной, многое из того, что мы знаем о Большом Взрыве, основано на математических формулах и моделях. -32 секунды, согласно исследованию 9 физика Алана Гута.0017 1980 Теория , навсегда изменившая наши представления о Большом Взрыве.

Когда космическая инфляция подошла к внезапному и все еще загадочному концу, закрепились более классические описания Большого Взрыва. Поток материи и излучения, известный как «повторный нагрев», начал заселять нашу вселенную теми веществами, которые мы знаем сегодня: частицами, атомами, веществами, которые станут звездами и галактиками, и так далее.

Изображения Хаббла показывают далекую галактику GN-z11, как она появилась вскоре после Большого взрыва. (Изображение предоставлено НАСА)

Все это произошло всего за первую секунду после зарождения Вселенной, когда температура всего вокруг была еще безумно высокой, около 10 миллиардов градусов по Фаренгейту (5,5 миллиардов по Цельсию), по данным НАСА (открывается в новая вкладка). Космос теперь содержал огромное количество фундаментальных частиц, таких как нейтроны, электроны и протоны — сырье, которое станет строительным материалом для всего, что существует сегодня.

Этот ранний «суп» было невозможно увидеть, потому что он не мог удерживать видимый свет. «Свободные электроны заставили бы свет (фотоны) рассеиваться так же, как солнечный свет рассеивается каплями воды в облаках», — заявило НАСА. Однако со временем эти свободные электроны встретились с ядрами и создали нейтральные атомы или атомы с равными положительными и отрицательными электрическими зарядами.

Это позволило свету наконец пролиться через 380 000 лет после Большого Взрыва.

Этот свет, который иногда называют «послесвечением» Большого взрыва, более правильно называют космическим микроволновым фоном (CMB). Впервые он был предсказан Ральфом Альфером и другими учеными в 1948 году, но обнаружен лишь случайно почти 20 лет спустя.

Связанный: Взгляд назад на Большой взрыв и раннюю Вселенную

Карта фонового излучения, оставшегося после Большого взрыва, сделанная космическим кораблем ESA Planck, зафиксировала самый старый свет во Вселенной. Эта информация помогает астрономам определить возраст Вселенной. (Изображение предоставлено ЕКА и коллаборацией Планка, CC BY-SA)

Это случайное открытие произошло, когда Арно Пензиас и Роберт Уилсон, оба из Bell Telephone Laboratories в Нью-Джерси, строили радиоприемник в 1965 году и, по данным НАСА, получили более высокие, чем ожидалось, температуры. статья (откроется в новой вкладке). Сначала они подумали, что аномалия возникла из-за того, что голуби пытались устроиться внутри антенны и их экскременты, но они убрали беспорядок и убили голубей , и аномалия не исчезла.

Одновременно команда Принстонского университета под руководством Роберта Дике пыталась найти свидетельства реликтового излучения и поняла, что Пензиас и Уилсон наткнулись на них своими странными наблюдениями. Каждая из этих двух групп опубликовала статьи в Astrophysical Journal в 1965 году.

Реконструкция младенчества Вселенной

Поскольку мы не можем увидеть ее напрямую, ученые пытались выяснить, как «увидеть» Большой взрыв с помощью других измерений. В одном случае космологи нажимают кнопку перемотки назад (открывается в новой вкладке), чтобы добраться до первого момента после Большого взрыва, моделируя 4000 версий текущей Вселенной на огромном суперкомпьютере.

«Мы пытаемся сделать что-то вроде угадывания детской фотографии нашей Вселенной по последнему снимку», — написал руководитель исследования Масато Ширасаки, космолог из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), в электронном письме на наш дочерний веб-сайт Live. Наука.

С тем, что известно о Вселенной сегодня, исследователи в этом исследовании 2021 года сравнили свое понимание того, как гравитационные силы взаимодействовали в изначальной Вселенной, с их тысячами вселенных, смоделированных на компьютере. Если бы они могли предсказать начальные условия своих виртуальных вселенных, они надеялись, что смогут точно предсказать, как могла выглядеть наша собственная вселенная в самом начале.

Другие исследователи избрали другие пути для изучения происхождения нашей вселенной.

В исследовании 2020 года исследователи сделали это, исследуя раскол между материей и антиматерией. В исследовании, еще не прошедшем экспертную оценку, они предположили, что дисбаланс количества материи и антиматерии во Вселенной связан с огромным количеством темной материи во Вселенной, неизвестной субстанции, которая оказывает влияние на гравитацию, но не взаимодействует с ней. со светом. Они предположили, что в критические моменты сразу после Большого взрыва Вселенная, возможно, была вынуждена производить больше материи, чем антиматерии, что затем могло привести к образованию темной материи .

Возраст Вселенной

Художественное представление космического корабля «Планк» Европейского космического агентства. Основная цель Планка — изучение космического микроволнового фона — реликтового излучения, оставшегося после Большого взрыва. (Изображение предоставлено ESA/C. Carreau)

Реликтовое излучение в настоящее время наблюдается многими исследователями и во время многих миссий космических аппаратов. Одной из самых известных космических миссий для этого был спутник NASA Cosmic Background Explorer (COBE), который нанес на карту небо в 1990-е.

Несколько других миссий последовали по стопам COBE, например, эксперимент BOOMERanG (наблюдения на воздушном шаре миллиметрового внегалактического излучения и геофизики), зонд NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и спутник Planck Европейского космического агентства.

Наблюдения Планка, впервые опубликованные в 2013 году, составили беспрецедентно подробную карту реликтового излучения и показали, что Вселенная старше, чем считалось ранее: 13,82 миллиарда лет, а не 13,7 миллиарда лет. Миссия исследовательской обсерватории продолжается, и периодически выпускаются новые карты реликтового излучения.

Связанный: Сколько лет вселенной?

Однако карты порождают новые загадки, например, почему Южное полушарие выглядит немного краснее (теплее), чем Северное полушарие. Теория Большого Взрыва говорит, что реликтовое излучение будет в основном одинаковым, куда бы вы ни посмотрели.

Изучение реликтового излучения также дает астрономам ключ к пониманию состава Вселенной. Исследователи считают, что большая часть космоса состоит из материи и энергии, которые невозможно «ощутить» с помощью наших обычных инструментов, что привело к названиям «темная материя» и «темная энергия». Считается, что только 5% Вселенной состоит из материи, такой как планеты, звезды и галактики.

Наблюдение за гравитационными волнами

Пока астрономы изучают происхождение Вселенной с помощью творческих измерений и математических симуляций, они также ищут доказательства ее быстрого расширения. Они сделали это, изучая гравитационные волны, крошечные возмущения в пространстве-времени, которые распространяются наружу из-за больших волнений, таких как, например, столкновение двух черных дыр или рождение Вселенной.

Согласно ведущим теориям, в первую секунду после рождения Вселенной наш космос раздувался быстрее скорости света. (Кстати, это не нарушает ограничения скорости, установленного Альбертом Эйнштейном. Однажды он сказал, что скорость света — это самое быстрое, что может двигаться во Вселенной, но это утверждение не относилось к раздуванию самой Вселенной.)

Когда Вселенная расширилась, она создала реликтовое излучение и аналогичный «фоновый шум», состоящий из гравитационных волн, которые, как и реликтовое излучение, были чем-то вроде статики, обнаруживаемой со всех частей неба. Эти гравитационные волны, по данным Научного сотрудничества LIGO , создали теоретическую едва обнаруживаемую поляризацию, один тип которой называется «В-моды».

В 2014 году астрономы заявили, что нашли доказательства существования B-модов с помощью антарктического телескопа под названием «Фоновое изображение космической внегалактической поляризации» или BICEP2.

«Мы абсолютно уверены, что сигнал, который мы видим, реален и находится в небе», — сказал Space.com в марте 2014 года ведущий исследователь Джон Ковач из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Но к июню та же команда заявила, что их результаты могли быть изменены из-за того, что галактическая пыль мешала их полю зрения. Эта гипотеза была подтверждена новыми результатами со спутника Planck.

К январю 2015 года исследователи из обеих групп, работавшие вместе, «подтвердили, что сигнал Бицепса был в основном, если не полностью, звездной пылью», сообщает New York Times .

На этом рисунке показана временная шкала Вселенной, основанная на теории Большого взрыва и моделях инфляции. (Изображение предоставлено NASA / WMAP Science Team)

Однако с тех пор существование гравитационных волн не только подтверждено, но и неоднократно наблюдалось.

Эти волны, которые не являются B-модами от рождения Вселенной, а скорее являются результатом более поздних столкновений черных дыр, неоднократно обнаруживались Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (открывается в новой вкладке) (LIGO), при этом первое в истории обнаружение гравитационных волн произошло в 2016 году. По мере того, как LIGO становится более чувствительным, ожидается, что обнаружение гравитационных волн, связанных с черными дырами, будет довольно частым событием.

Был ли Большой взрыв взрывом?

Хотя Большой взрыв часто называют «взрывом», это неверное представление. При взрыве осколки выбрасываются из центральной точки в уже существовавшее пространство. Если бы вы были в центральной точке, вы бы увидели, что все фрагменты удаляются от вас примерно с одинаковой скоростью.

Но Большой Взрыв был не таким. Это было расширение самого пространства — концепция, вытекающая из уравнений общей теории относительности Эйнштейна, но не имеющая аналога в классической физике повседневной жизни. Это означает, что все расстояния во Вселенной растягиваются с одинаковой скоростью. Любые две галактики, разделенные расстоянием X, удаляются друг от друга с одинаковой скоростью, в то время как галактика на расстоянии 2X удаляется с удвоенной скоростью.

Вселенная продолжает расширяться

Вселенная не только расширяется, но и расширяется быстрее. Это означает, что со временем никто не сможет обнаружить другие галактики с Земли или из любой другой точки обзора в нашей галактике.

«Мы увидим отдаленные галактики, удаляющиеся от нас, но их скорость со временем увеличивается», — сказал астроном Гарвардского университета Ави Леб в статье Space.com за март 2014 года.

«Итак, если вы будете ждать достаточно долго, в конце концов, далекая галактика достигнет скорости света. Это означает, что даже свет не сможет преодолеть разрыв, который открывается между этой галактикой и нами. способ для инопланетян в этой галактике общаться с нами, посылать любые сигналы, которые дойдут до нас, когда их галактика движется относительно нас со скоростью, превышающей скорость света».

Связанные: 5 странных фактов о наблюдении за рождением Вселенной

Похожие истории:

Некоторые физики также предполагают, что вселенная, с которой мы сталкиваемся, является лишь одной из многих. В модели «мультивселенной» разные вселенные будут сосуществовать друг с другом, как пузыри, лежащие рядом. Теория предполагает, что в тот первый большой толчок инфляции разные части пространства-времени росли с разной скоростью . Это могло бы разделить разные участки — разные вселенные — с потенциально разными законами физики.

Связанный: Лучшие фильмы и сериалы о мультивселенной: от «Доктора Стрэнджа» до «Доктора Кто»

«Трудно построить модели инфляции, которые не приводят к мультивселенной», — Алан Гут, физик-теоретик из Массачусетского института Технология», — говорится на пресс-конференции в марте 2014 года, посвященной открытию гравитационных волн. (Гут не связан с этим исследованием.)

«Это не невозможно, так что я думаю, что есть еще определенные исследования, которые необходимо провести. Но большинство моделей инфляции приводят к мультивселенной, и доказательства инфляции будут подталкивать нас к этому. направление серьезного отношения к [идее] мультивселенной».

Хотя мы можем понять, как возникла Вселенная, которую мы видим, возможно, что Большой Взрыв не был первым периодом инфляции, который пережила Вселенная. Некоторые ученые считают, что мы живем в космосе, который проходит через регулярные циклы инфляции и дефляции, и что мы просто живем в одной из этих фаз.

JWST и Большой взрыв

Космический телескоп Джеймса Уэбба способен заглянуть вглубь прошлого. (Изображение предоставлено: dima_zel через Getty Images)

Телескоп — это почти машина времени, позволяющая заглянуть в далекое прошлое. С помощью космического телескопа Хаббла НАСА показало нам галактики такими, какими они были много миллиардов лет назад, а преемник Хаббла, космический телескоп Джеймса Уэбба, может заглянуть еще глубже в прошлое.

НАСА надеется, что оно увидит все, начиная с момента образования первых галактик, почти 13,6 миллиарда лет назад. И в отличие от Хаббла, который видит в основном в видимом диапазоне волн, JWST — это инфракрасный телескоп — большое преимущество при наблюдении за очень далекими галактиками. Расширение Вселенной означает, что испускаемые ею волны растягиваются, поэтому свет, излучаемый в видимом диапазоне длин волн, на самом деле достигает нас в инфракрасном диапазоне.

Теория большого взрыва: имя стало нарицательным

Несмотря на то, что на это ушло некоторое время, телезрители полюбили комедию «Теория большого взрыва», вдохновленную компьютерными фанатами. (Изображение предоставлено CBS)

(открывается в новой вкладке)

Название «Теория большого взрыва» было популярным способом говорить об этой концепции среди астрофизиков на протяжении десятилетий, но оно стало мейнстримом в 2007 году, когда комедийное телешоу с премьера одноименного фильма состоялась на канале CBS.

Сериал «Теория большого взрыва», состоявший из 279 серий за 12 сезонов, рассказывал о жизни группы ученых, в которую входили физики, астрофизики и аэрокосмические инженеры. Шоу исследует занудную дружбу, романы и ссоры группы. Премьера первого сезона состоялась 24 сентября 2007 года, а официально шоу завершилось 16 мая 2019 года..

Хотя само шоу не слишком углублялось в реальную науку, организаторы шоу наняли астрофизика из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Дэвида Зальцберга в качестве научного консультанта на весь период показа шоу, согласно журналу Science . Научных консультантов часто нанимают для научно-фантастических и связанных с наукой шоу и фильмов, чтобы помочь сохранить реалистичность определенных аспектов.

Благодаря Зальцбергу словарный запас персонажей включал множество научных терминов, а доски на заднем плане лабораторий, офисов и квартир на протяжении всего шоу были заполнены различными уравнениями и информацией.

В ходе шоу, сказал Зальцберг, эти доски стали желанным пространством, поскольку исследователи прислали ему новые работы, которые, как они надеялись, могут быть там представлены. В одном из эпизодов, вспоминал Зальцберг, новое свидетельство существования гравитационных волн было нацарапано на доске, которая якобы принадлежала знаменитому физику Стивену Хокингу, который также одобрил текст.

Ветеран-астронавт НАСА Майк Массимино (справа) позирует фотографу с актером «Теории большого взрыва» Саймоном Хелбергом и еще одним актером во время перерыва на съемках финального сезона сериала «Теория большого взрыва» на канале CBS. (Изображение предоставлено Майком Массимино (через Твиттер как @Astro_Mike))

(открывается в новой вкладке)

Шоу допускало некоторые вольности (открывается в новой вкладке), поскольку оно было вымышленным. По словам физика Fermilab Дона Линкольна, это включало в себя создание некоторых новых научных концепций и беллетризацию политики Нобелевских премий и научных кругов.

Связанный: Как «Теория большого взрыва» отправила Говарда Воловица в космос

Примечательно, что несколько персонажей сериала путешествуют. В одном из эпизодов главные герои Леонард, Шелдон, Радж и Ховард отправляются в исследовательскую экспедицию в Арктику — многие физические эксперименты лучше всего проводить в экстремальных условиях на полюсах или вблизи них. Другой поместил аэрокосмического инженера Ховарда на российский космический корабль «Союз», а позже — на модель Международной космической станции вместе с реальным астронавтом Майком Массимино.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше о реликтовом излучении на веб-странице НАСА (открывается в новой вкладке) о проверке теории Большого взрыва. НАСА также показало, как мог выглядеть Большой Взрыв в этой анимации (откроется в новой вкладке). Вот 5 коротких фактов о Большом взрыве из журнала How It Works .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Эндрю Мэй имеет докторскую степень. получил степень доктора астрофизики в Манчестерском университете, Великобритания. В течение 30 лет он работал в академическом, государственном и частном секторах, прежде чем стать научным писателем, где он писал для Fortean Times, How It Works, All About Space, BBC Science Focus и других. Он также написал ряд книг, в том числе «Космическое воздействие» и «Астробиология: поиск жизни в другом месте во Вселенной», изданные издательством Icon Books.

Что такое Теория большого взрыва?

Существующие технологии еще не позволяют астрономам в буквальном смысле заглянуть в историю рождения Вселенной, многое из того, что мы знаем о Большом Взрыве, основано на математических формулах и моделях. Однако астрономы могут увидеть «эхо» расширения через явление, известное как космический микроволновый фон.

В то время как большинство астрономического сообщества принимает теорию, есть некоторые теоретики, у которых есть альтернативные объяснения помимо Большого Взрыва — такие как вечная инфляция или колеблющаяся Вселенная.

Связанный: Что было до Большого Взрыва?

Большой взрыв: рождение Вселенной

Около 13,7 миллиардов лет назад все во Вселенной было сконденсировано в бесконечно малой сингулярности, точке бесконечной плотности и тепла. -32 секунды, согласно исследованию 9 физика Алана Гута.0017 1980 Теория , навсегда изменившая наши представления о Большом Взрыве.

Это позволило свету наконец пролиться через 380 000 лет после Большого Взрыва.

Связанный: Взгляд назад на Большой взрыв и раннюю Вселенную