Теория большого взрыва простыми словами. Как появился 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

Что было до Большого взрыва?

Говорят, что время – самая загадочная материя. Человек, сколько не пытается понять его законы и научиться управлять ими, всякий раз попадает впросак. Делая последний шаг к разгадке великой тайны, и считая, что она, практически, уже у нас в кармане, мы всякий раз убеждаемся, что она все так же неуловима. Однако человек – существо пытливое и поиск ответов на извечные вопросы для многих становится смыслом жизни.

Одной из таких тайн стало сотворение мира. Последователи «теории Большого взрыва», логично объясняющей происхождение жизни на Земле стали задаваться вопросом о том, что было до Большого взрыва, и было ли что-нибудь вообще. Тема для исследований благодатная, а результаты могут заинтересовать широкую общественность.

У всего на свете есть прошлое – у Солнца, Земли, Вселенной, но откуда взялось все это многообразие и что было до него?

Дать однозначный ответ вряд ли возможно, но выдвинуть гипотезы и поискать им доказательства вполне реально. В поисках истины, исследователи получили не один, а несколько ответов на вопрос «что было до Большого взрыва?». Самый популярный из них звучит несколько обескураживающе и довольно смело – Ничего. Возможно ли, что все сущее произошло из ничего? Что Ничто породило все существующее?

История Вселенной в момент Большого Взрыва

Собственно, это нельзя назвать абсолютной пустотой и там все равно происходят какие-то процессы? Все было порождено ничем? Ничто – полное отсутствие не только материи, молекул и атомов, но даже времени и пространства. Богатая почва для деятельности писателей-фантастов!

Мнения ученых об эпохе до Большого взрыва

Однако Ничто нельзя потрогать, к нему не применимы обычные законы, а значит, либо домысливать и выстраивать теории, либо попытаться создать условия, близкие к тем, в результате которых произошел Большой взрыв, и убедиться в правильности своих предположений. В специальных камерах, из которых были удалены частицы вещества, понизили температуру, приблизив к условиям космоса. Результаты наблюдений дали косвенные подтверждения научным теориям: ученые изучали среду, в которой теоретически мог возникнуть Большой взрыв, но назвать эту среду «Ничто» оказалось не совсем корректно. Происходящие мини-взрывы могли бы привести к более масштабному взрыву, породившему Вселенную.

Большой Взрыв инфографика

Теории вселенных до Большого взрыва

Приверженцы иной теории утверждают, что до Большого взрыва существовали две другие Вселенные, развивавшиеся по собственным законам. Какими именно они были – ответить сложно, но согласно выдвигаемой теории, Большой взрыв произошел в результате их столкновения и привел к полному уничтожению прежних Вселенных и, одновременно, к рождению нашей, существующей и ныне.

Теория «сжатия» отдельных участков Вселенной говорит о том, что Вселенная существует, и существовала всегда, меняются лишь условия ее развития, которые приводят к исчезновению жизни в одном регионе и возникновению в другом. Жизнь исчезает в результате «схлопывания» и возникает после взрыва. Как бы парадоксально это не звучало. Такая гипотеза имеет большое количество сторонников.

Есть еще одно предположение: в результате Большого взрыва из небытия возникла новая Вселенная и раздулась, словно мыльный пузырь, до гигантских размеров. В это время от нее отпочковывались «пузырьки», которые впоследствии, стали другими Галактиками и Вселенными.

Что могло быть до Большого взрыва?

Теория «естественного отбора» предполагает, что речь идет о «естественном космическом отборе», вроде того, о котором вещал Дарвин, только в более крупных размерах. У нашей Вселенной был свой предок, у него, в свою очередь, так же имелся свой предок. Согласно этой теории, нашу Вселенную породила Черная дыра. Черные дыры мало изучены и представляют большой интерес для ученых. По этой теории для того, чтобы появилась новая Вселенная, необходимы механизмы «размножения». Таким механизмом и становится Черная дыра.

Нетипичная черная дыра

А может быть, правы те, кто считает, что по мере роста и развития наша Вселенная расширяется, идя навстречу Большому взрыву, который станет началом для новой Вселенной. Значит, когда-то давно, неизвестная и, увы, исчезнувшая Вселенная стала прародительницей нашей новой вселенной. Цикличность этой системы выглядит логично и приверженцев у данной теории немало.

Что было до Большого Взрыва

До какой степени приблизились к истине последователи той или иной гипотезы – сказать сложно. Каждый выбирает то, что ближе по духу и пониманию. Религиозный мир дает на все вопросы свои ответы и укладывает картину создания мира в божественные рамки. Атеисты ищут ответы, стремясь докопаться до сути и потрогать своими руками эту самую суть. Можно удивиться, чем вызвано такое упорство в поисках ответа на вопрос о том, что было до Большого взрыва, ведь практическую пользу из этого знания извлечь довольно проблематично: человек не станет властелином Вселенной, по его слову и желанию не зажгутся новые звезды и не погаснут существующие. Но ведь так интересно то, что не изучено! Человечество бьется над разгадками тайн, и кто знает, быть может, рано или поздно, они дадутся человеку в руки. Вот только, как он этими тайными знаниями воспользуется?

Иллюстрации: КЛАУС БАХМАНН, журнал «GEO»

www.sciencedebate2008.com

Большой взрыв

Большой взрывБольшой 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

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

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

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

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

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: 4714

Система Orphus

spacegid.com

Большой взрыв: происхождение Вселенной | Мир Знаний

Большинство астрономов поддерживает идею о том, что Вселенная произошла от «пузырька», в тысячи раз меньшего, чем булавочная головка, но невероятно горячего и плотного. Почти 13,8 млрд лет назад он взорвался, и именно это событие называют «Большим взрывом». В тот момент начали свое существование космос, время, энергия и материя. За очень малый промежуток времени Вселенная расширилась от размеров субатомной частицы до размеров апельсина, а затем продолжила расширение, постепенно приобретая современный вид. Именно Большой взрыв объясняет различные параметры известной нам сегодня Вселенной, и именно Большой взрыв предопределил, как она будет развиваться в будущем и, возможно, погибнет через миллиарды и миллиарды лет. Изучение Большого взрыва — это поиск ответа на вопрос о том, каким было начало «всего» и каким будет его конец.

большой взрыв

Первые мгновения

Астрофизики задаются вопросом, что было в начале Вселенной и что было до ее начала. Благодаря физико-математическим исследованиям уже получены некоторые ответы на такие вопросы. Но ответы, удовлетворяющие физиков-теоретиков, не всегда доступны пониманию широкой публики и переносу в нашу повседневную реальность. Другими словами, ряд концепций следует принять «по определению», не пытаясь найти эмпирические примеры в сегодняшней Вселенной, которые позволили бы понять, что произошло в первые мгновения после Большого взрыва.

Начало

В начале времени и космоса, вполне вероятно, существовала «гравитационная сингулярность», то есть то, что мы можем определить как геометрическую точку, в которой гравитационное поле достигало бесконечно большой величины. Гравитационные сингулярности, существование которых предусмотрено общей теорией относительности Альберта Эйнштейна, образуются тогда, когда плотность вещества настолько высока, что вызывает коллапс пространства-времени. Сингулярность очень сложно представить как нечто конкретное; она поддается описанию главным образом через математические понятия. Предположив, что Вселенная родилась из Большого взрыва, некоторые исследователи задались вопросом, было ли что-то до него. Проблема осложняется тем, что Большой взрыв дал начало не только пространству, но и самому времени, так что в общей теории относительности идет речь о «пространстве-времени» как о едином целом. Это выводит нас на представление о том, что Большой взрыв не произошел в «пустом пространстве», которое впоследствии заполнила собой расширяющаяся Вселенная, а сам создал как пространство, так и время.

Эра Планка

То, что появилось сразу после Большого взрыва, имело такие показатели давления и температуры, что его поведение невозможно описать с помощью законов, действующих в современной Вселенной. Фаза, непосредственно последовавшая за Большим взрывом, называется «эрой Планка» в честь немецкого ученого Макса Планка. Она охватывает период от Большого взрыва до времени 10 × -43 степени с после него (это время называется «временем Планка»). За этот очень короткий период Вселенная достигла размера 10 × — 33 степени см, а температура опустилась до 10 × 32 степени °С, то есть до ста тысяч миллиардов миллиардов миллиардов градусов.

Самый маленький космос

Для того чтобы дать определение этой фазе, Планк сделал сравнительно простое умозаключение. Он спросил себя, существует ли минимальная длина волны, меньше которой невозможно получить никакой информации, то есть такое минимальное значение, меньше которого понятие пространства теряет смысл.

Поскольку самой короткой длиной электромагнитной волны обладают гамма-лучи (она составляет 10 × -33 степени см), Планк догадался, что для меньшей длины волн нет способа получить полную физическую информацию. Перемещающийся со скоростью света гамма-луч проходит за 10 × -43 степени с. расстояние в 10 × -33 степени см. Более короткие промежутки времени находятся за пределами возможности измерения. Поэтому между нулевой точкой Большого взрыва и концом эры Планка нельзя получить никакой физической информации о Вселенной на первом этапе развития.

Вскоре после Большого взрыва

В конце эры Планка от общей совокупности имеющейся во Вселенной энергии отделилась сила гравитации, ставшая самостоятельной. Сразу после этого настал черед сильного ядерного взаимодействия (удерживающего в стабильном состоянии атомные ядра), которое вместе с силами гравитации, электромагнитного взаимодействия и слабого взаимодействия (последнее отвечает за радиоактивный распад) является одной из четырех фундаментальных сил, присутствующих в природе. С их помощью частицы обмениваются энергией. Все это с момента Большого взрыва заняло время до 10 × -36 степени с.

Инфляция

В этот момент началась «эра инфляции». Ее называют так потому, что на этом этапе Вселенная подверглась очень быстрому расширению — «инфляции» (от английского to inflate — «надуваться»). В течение нескольких миллиардных долей секунды Вселенная увеличила свой размер в 10 × 50 степени раз. В ходе инфляционного периода, длившегося с момента Большого взрыва до 10 × -32 с. наблюдались «квантовые флуктуации», вызванные спонтанным формированием пар частица/античастица, придавших пространству-времени довольно неправильную и сложную форму. Эти флуктуации легли в основу гравитационных нарушений однородности, которые, будучи поначалу незначительными, стечением времени выросли и в конце концов сложили наблюдаемые сегодня гигантские космические структуры, такие как галактики и скопления галактик. Частицы вещества и антивещества, сталкиваясь, взаимно уничтожались и производили излучение. Тем не менее в этой игре на уничтожение сохранился излишек вещества: он и составил современную Вселенную.

Кварки

Спустя примерно 10 × -35 с после Большого взрыва начали образовываться первые частицы —кварки, антикварки,частицы W, Z и электроны.

Из комбинации нескольких кварков впоследствии сложились протоны, нейтроны и их античастицы. Протоны и антипротоны взаимно уничтожились, произведя электромагнитное излучение. Только в этот момент разделились слабое ядерное и электромагнитное взаимодействия.

Эти явления произошли в период между 10 × -32 и 10 × -5 с после Большого взрыва, когда образовывались первые атомные ядра. С их рождением вещество стало преобладать над излучением, господствовавшим прежде. Однако температура Вселенной достигала еще 10 млрд градусов, поэтому излучение и вещество превращались друг в друга.

Лишь спустя примерно 300 тыс. лет после Большого взрыва, когда температура опустилась до 3300°С, Вселенная, бывшая до этого бесформенным облаком, стала прозрачной для электромагнитного излучения. И тогда начали образовываться первые атомы водорода, гелия и лития — самые легкие элементы Вселенной.

Фоновое излучение

Примерно 300 тыс. лет спустя после Большого взрыва появилось космическое фоновое излучение — самое близкое к Большому взрыву излучение, сегодня получаемое нами. Это первый вид излучения, которое в разреженной теперь Вселенной не улавливается незамедлительно атомными или субатомными частицами, а блуждает по космосу в виде фотонов. С этого момента первичное вещество начинает постепенно складываться в звезды, квазары и галактики. Сегодня при помощи самых мощных телескопов мы пытаемся бросить взгляд на эти объекты — самые древние и самые далекие в нашей Вселенной. Любая дополнительная информация, полученная от них, может позволить нам лучше узнать о наиболее загадочном моменте нашей истории — Большом взрыве.

Модели Вселенной

В 20-е годы прошлого столетия популярностью среди космологов пользовалась идея Вселенной, в которой отталкивающие и притягивающие гравитационные силы находятся в хрупком равновесии, возможном благодаря «космологической константе», умозрительно введенной Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности. Он ввел эту константу для того, чтобы объяснить наличие отталкивающей силы вещества, которая должна была уравновесить гравитационное притяжение. Это было необходимо, чтобы получить равновесную космологическую модель — свойство, считавшееся базовым для всех моделей нашей Вселенной.

Расширение

Тем временем многие астрономы отмечали, что большая часть галактик обнаруживала в спектре своего света смещение линий в красную сторону —явление, известное как «красное смещение». Этот факт поддавался простому объяснению, если его воспринимать как результат эффекта Доплера — того же самого, благодаря которому звук удаляющейся сирены слышится более низким, чем приближающейся. Все это имело смысл в том случае, если принять как данность, что галактики отдаляются друг от друга. Фундаментальный вклад в это исследование внес немецкий астроном Карл Вирц: детально изучив около сорока галактик, он обнаружил, что чем слабее их свет, тем дальше они находятся от нас, тем сильнее красное смещение в их спектрах. Это означало, что более далекие галактики удаляются быстрее, чем ближние. Но чтобы убедиться в правильности выводов Вирца, пришлось дождаться исследований Эдвина Хаббла.

Нестабильный космос

Российский математик Александр Фридман и бельгийский астроном Жорж-Анри Леметр пришли к выводу, что, несмотря на введение космологической константы, Вселенная Эйнштейна нестабильна и было бы достаточно небольшой флуктуации, чтобы вызвать ее бесконечное расширение или сжатие. Наблюдения Хаббла позволили заключить, что Вселенная расширяется. Леметр разработал также теорию о том, что Вселенная происходит от «первородного атома», давшего начало всему. Несмотря на многочисленные подтверждающие эту теорию данные, она была подвергнута острой критике. Тем не менее идея не умерла; напротив, ее поддержал физик Джордж Гамов, теоретически подтвердивший возможность рождения Вселенной в результате колоссального взрыва.

Стационарная Вселенная

Тем временем другой астроном, Фред Хойл, выдвинул идею о том, что Вселенная может расширяться в «стационарном состоянии»: галактики удаляются друг от друга, но в пространстве между ними постоянно рождается новое вещество. Именно Хойл с иронией назвал гипотезу своих коллег «Большим взрывом» (Big Bang). Но в итоге научный мир поддержал гипотезу Большого взрыва, выдвинутую Гамовым, а в конце 1960-х годов она трансформировалась в конкретную теорию, подтвержденную в конце 1990-х спутниками СОВЕ и WMAP.

Фоновое излучение

Через несколько сотен секунд после Большого взрыва радиус Вселенной составлял всего несколько световых минут, а вещество уже включало в себя базовые элементы атомов — взаимодействующих друг с другом электронов, протонов, нейтронов, и также нейтрино и фотонов (частиц, переносящих энергию). Когда спустя несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва температура опустилась примерно до 3300 °С, количество столкновений фотонов и других частиц уменьшилось, и фотоны стали свободно распространяться во Вселенной.

Все холоднее и холоднее

Расширение повлекло за собой дальнейшее снижение температуры, опустившейся в конце концов до 3 К, то есть всего на три градуса выше абсолютного нуля (-273°С). Эта температура «отпечаталась» на блуждающих фотонах, которые, все реже сталкиваясь с другими частицами во все менее плотной Вселенной, дожили до наших дней. Сегодня они считаются самыми главными свидетелями тех далеких времен. Именно блуждающие фотоны образуют так называемое «фоновое космическое излучение». Оно было открыто в 1964 году радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном, удостоенными за это Нобелевской премии по физике в 1978 году.

Открытое случайно

На самом деле исследователи занимались наладкой антенны нового типа для приема микроволн. В ходе работы ученые приняли неизвестное излучение, причем поначалу решили, что оно имеет земное происхождение. Но скоро Пензиас и Вильсон поняли, что «слушают» космическое излучение, существование которого Гамов и его коллеги предполагали еще в 1948 году, — нечто вроде «эха» Большого взрыва. Открытие фонового излучения имело (колоссальную важность, поскольку стандартная модель Вселенной предусматривала наличие в ней однородного сигнала, распространяющегося на длине волны около миллиметра и пронизывающего весь космос. Именно это и было открыто учеными.

Со спутников

Открытие Пензиаса и Вильсона с годами неоднократно подвергалось проверке, но всегда получало подтверждение. Проверки проводились с борта аэростатов (например, эксперимент «Бумеранг», проведенный совместно Италией и США). Три спутника (СОВЕ, WMAP и Planck) были специально созданы для изучения фоновой радиации и дали великолепные результаты, особенно последние два, которые позволили измерить излучение и получить детали, ранее остававшиеся недоступными. Благодаря анализу полученных со спутников данных обнаружились различия в температуре фонового излучения всего лишь в стотысячные доли градуса. Эта небольшая «рябь» составляет подобие генетического кода живого существа: она и определяет эволюцию Вселенной.

Открытие фонового излучения стало важнейшим доказательством в пользу модели Большого взрыва, похоронившим теорию стационарной Вселенной Хойла.

Возникающие сомнения

Если бы мы смогли на самом деле понять, как произошел Большой взрыв, то ответили бы на тысячу нерешенных вопросов о рождении Вселенной и ее строении. Но ответов на эти вопросы пока нет, несмотря на имеющиеся в распоряжении астрономов самые современные приборы. Главный и наиболее сложный вопрос — как и почему произошел Большой взрыв.

Наши возможности в изучении прошлого Вселенной простираются в глубь времен и останавливаются, как уже говорилось, на точке 10 × -43 с после Большого взрыва. Понять, что произошло до этого момента, может лишь теоретическая физика, и только новые гипотезы унесут нас ко времени «до» Большого взрыва.

Темная материя и темная энергия

Другой важной темой, объяснение которой, возможно, кроется в обстоятельствах Большого взрыва, является происхождение темной материи и темной энергии. Вселенная лишь на 5% состоит из вещества, которое мы можем наблюдать традиционными способами, например, в телескоп, и которое является нам в форме звезд, туманностей, галактик. Остальное состоит на 27% из темной материи и на 68% из темной энергии. Относительно темной материи сегодня выдвинуты некоторые конкретные гипотезы: эта материя невидима, она обнаруживает свое присутствие в галактиках и скоплениях галактик благодаря своей силе притяжения, она могла бы состоять из нескольких еще неизвестных типов частиц, из нейтрино (если их масса не равна нулю) или из звезд исключительно низкой яркости.

Темная энергия, напротив, по-прежнему остается загадкой. О ней известно лишь то, что она действует как отталкивающая сила и заставляет Вселенную расширяться с ускорением, а не с замедлением, как можно было бы ожидать, если бы этой энергии не было.

Красное смещение

Если одни вопросы бросают вызов тем, кто изучает происхождение Вселенной, то другие ставят под сомнение саму теорию Большого взрыва. Первый из таких вопросов касается красного смещения света галактик. Некоторые астрофизики, и среди них американский астроном Хэлтон Арп, считают, что красное смещение вызвано не только удалением галактик, но и явлением, связанным с самой природой наблюдаемых объектов. Если это так, то часть опоры, на которой зиждется теория расширения Вселенной, рухнет. Те, кто еще поддерживает теорию стационарной Вселенной Фреда Хойла, основывает свои полемические выступления именно на этом тезисе. Если Арп прав, для объяснения рождения Вселенной теория Большого взрыва просто не нужна. Впрочем, то, что предлагает Арп, встречает опровержения сторонников теории расширения Вселенной.

Циклическая Вселенная

Теории Большого взрыва и стационарной Вселенной — не единственные, объясняющие существование нашего мира. Как минимум есть еще одна, предполагающая циклическое существование Вселенной. Согласно этой теории, всякий раз, когда Вселенная подходит к концу своей эволюции, она «начинает сначала» посредством нового Большого взрыва. Возможно, при каждом возрождении Вселенная «забывает» характеристики своего прошлого и формирует новые физические законы, рождающиеся на этапе инфляции.

    6480      

mir-znaniy.com

Большой Взрыв — Циклопедия

Расширение Вселенной, которое продолжается и сегодня Discovery. Вселенная - Большой Взрыв (Universe - Big Bang) Гордон - Диалоги (№ 109). Происхождение Вселенной Гордон - Диалоги (№ 202). Модель Вселенной

Большой взрыв — гипотетическое начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии. Согласно моделям Большого взрыва, Вселенная была изначально очень горячей и плотной и быстро расширялась. Это расширение вызвало охлаждение Вселенной, и на сегодня она продолжает расширяться. На основе наилучших имеющихся измерений по состоянию на 2010 год, первоначальное состояние Вселенной существовало около 13,7 миллиардов лет назад[1], когда и произошел Большой взрыв[2]. Теория наиболее полно и точно объясняет научные данные и наблюдения[3].

Жорж Леметр предложил то, что сегодня известно как теория Большого Взрыва о происхождении Вселенной, он назвал ее «гипотезой первобытного атома». Теория опирается на общую теорию относительности Альберта Эйнштейна и на упрощенные допущения, как то однородность и изотропии пространства. Основные уравнения были сформулированы Александром Фридманом. В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил, что расстояние до галактики, как правило, пропорционально её красному смещению. Эта идея изначально была предложена Леметром в 1927 году. Наблюдениями Хаббла было выявлено, что все галактики имеют тенденцию на отдаление от нашей Галактики, причем, чем дальше находится галактика, тем больше скорость удаления[4].

Если расстояние между галактиками возрастает сегодня, тогда все должно было быть ближе друг к другу в прошлом. По этой идее в прошлом существовали крайние значения плотности и температуры[5]. Чтобы проверить эту теорию были построены большие ускорители частиц, которые должны были восстановить данные условия. В результате теория была частично подтверждена. Без каких-либо доказательств связанных с ранним моментом расширения, теория Большого Взрыва не может и не предусматривает какого-либо объяснения для таких начальных условий, а, скорее, она описывает и объясняет общую эволюцию Вселенной с того момента. Наблюдаемое богатство легких элементов в космосе точно соответствует расчетным прогнозам на формирование этих элементов в результате ядерных процессов при быстром росте и охлаждении Вселенной после первых минут взрыва, что логично и количественно соответствует нуклеосинтезу после Большого Взрыва.

Важным доказательством Большого Взрыва является его «эхо» — реликтовое излучение.

[править] Теоретические положения и импликации

Экстраполяция астрономических наблюдений в прошлое указывает на то, что Вселенная расширился из начального состояния, в котором вся материя и энергия должны огромную температуру и плотность. Физики не имеют единого взгляда на то, что именно предшествовало начальном состоянию. Одной из возможных гипотез является гравитационная сингулярность.

Термин «большой взрыв» в узком смысле употребляется для обозначения момента во времени, когда началось расширение известного нам Вселенной, — по подсчетам это произошло около 13,7 миллиарда лет назад. В более широком смысле «большим взрывом» называют космологическую парадигму, объясняет как расширение Вселенной, так и состав и образования первоначальной материи с помощью нуклеосинтеза.

Одним из последствий «большого взрыва» является то, что условия сегодняшнего Вселенной отличаются от условий в прошлом и будущем. На основании этой модели, в 1948 году Джордж Гамов качественно спрогнозировал существования космической микроволновой фоновой радиации, которую вскоре (в шестидесятых годах XX-го века) было обнаружено и которая стала подтверждением теории «Большого взрыва» в противовес теории стационарного вселенной.

Объясняя немало результатов астрономических наблюдений, теория «большого взрыва» не дает ответы на все вопросы, связанные с эволюцией Вселенной: она заготовка — и, безусловно, будет развиваться в дальнейшем.

[править] Развитие событий

Панорамное изображение неба в инфракрасном диапазоне показывает распределение галактик за пределами Млечного Пути. Галактики обозначены цветом в соответствии с их красного смещения.

Современные представления о сценарии событий после «большого взрыва» такие. О начальном состоянии Вселенной в момент Большого взрыва нельзя сказать ничего. Очевидно Вселенная занимал чрезвычайно малый объем, в котором не действовали никакие или известные нам физические законы: они не действуют по критическим порогом, который известен как Комптоновская длина волны объекта. Поэтому события, которые инициировали взрыв остаются неизвестными. За 10−43 с Вселенная преодолела свою Комптоновскую длину волны, после чего начали действовать обычные законы физики. Из-за чрезвычайного сжатия температура была чрезвычайно большой. Примерно после 10−43 с (время Планка) после зарождения начинается Планковская эпоха: в это время гравитация отделилась от других полей. Промежуток времени между 10−43 и 10−36 c называют эпохой великого объединения. В конце этой эпохи в состоянии Вселенной произошел фазовый переход, приведший к следующей инфляционной эпохе — времени чрезвычайно быстрого экспоненциального расширения. Это было обусловлено появлением четырех сил, действующих в современной Вселенной — притяжение, электромагнитной, а также слабой и сильной взаимодействия на субатомном уровне. В жестких условиях Большого взрыва эти силы были одной сверхсилой. Гравитация сразу выделилась, но все три другие оставались связаны, пока Вселенной не исполнилось 10−35 с. После этого все силы начали действовать самостоятельно.

После инфляции (примерно 10−34 с), в течение которой Вселенная расширился крайней мере в 1026 раз, он состоял из кварк-глюонной плазмы. Где-то в промежутке времени до 10−34 с произошел процесс, который называют бариогенезисом — нарушение симметрии, в результате которого в мире вокруг нас больше частиц, чем античастиц. Инфляция закончила свое действие, когда вселенной было 10−12 с. Она была очень однородный, а расширение привело к падению температуры практически до −273° C.

Дальнейшее расширение до времен порядка 10−11 с повлекло переход материи в состояние, о котором можно говорить уверенно, поскольку он изучается физикой высоких энергий. В настоящее время примерно через 10−6 c в охлажденной при расширении кварк-глюонной плазмы начали образовываться барионы — протоны и нейтроны. Энергии этих частиц уже не хватало для рождения пар, поэтому началась массовая аннигиляция — уцелела только одна частица на 1010, античастицы исчезли совсем.

Менее чем за 1 секунду Большой взрыв и инфляция образовали все вещество Вселенной 1050 т. В результате распада X-бозонов образовывались электроны и нейтрино. через 1 секунду после взрыва температура во вселенной достигала 1010° C и кварки слились в протоны и нейтроны. В следующие 3 минуты начали образовываться химические элементы. После падения температуры до 109° C создались условия для существования стабильных ядер. протоны и нейтроны сталкиваясь образовывали ядра гелия и легкого металла лития и тяжелых изотопов водорода. Пока протоны и нейтроны НЕ разлетелись далеко, Вселенная напоминал ядро огромной звезды, в которой происходил синтез элементов.

Через несколько минут после взрыва начался первичный нуклеосинтез с образованием более тяжелых богатонуклонных ядер. Нейтральные атомы стали образовываться примерно через 400 тыс. лет. Этот процесс сопровождался образованием реликтового излучения, поскольку в плазме электромагнитное поле неотрывно связано с заряженными частицами, а при образовании нейтральных частиц оно отделяется. Постепенно в однородном газе нейтрального вещества начали образовываться газовые туманности, а еще позже — галактики и отдельные звезды.

Есть несколько сценариев эволюции Вселенной в будущем в зависимости от её параметров, в частности плотности. Проблема предсказания будущего осложняется тем, что результаты наблюдений последних десятилетий не совсем укладываются в стандартную модель Большого взрыва. Объяснение этих явлений, в частности плоской формы Вселенной, ускорение его расширения и т. п., можно дать, введя дополнительные параметры в теорию, предположив, что во Вселенной, кроме обычной материи частиц и античастиц, существует так называемая темная материя, к тому же ее даже больше, чем обычной, а также, что существует так называемая темная энергия.

До сих модификаций считалось, что при достаточной плотности вещества во Вселенной расширение прекратится, и он начнет сжиматься и разогреваться — процесс двинется в обратном направлении. При недостаточной плотности Вселенная будет продолжать расширяться со все меньшей скоростью.

cyclowiki.org

Теория большого взрыва простыми словами, видео, объяснение

Теория Большого Взрыва всегда была  интересной и загадочной темой для разговоров ученых всего мира. ТБВ в основном была попыткой, предпринятой астрономами, чтобы объяснить, как наша Вселенная появилась на свет.

Так что же на самом деле означает слово Вселенная?

Итак, попробуем описать Теорию Большого взрыва простым языком.

Вселенная включает в себя все, что мы называем материей. К ее «составу» можно отнести  солнце, луну, звезды, галактики, атомы, молекулы.

В результате исследований ученые выяснили, что во Вселенной около 100 миллиардов галактик. Но что удивительно, Вселенная состоит лишь на 10%  из материи и на 90% из  темного пространства.

«Темное пространство относится к массе, не испускающей и не поглощающей электромагнитные излучения»

Итак, как появилась вселенная и существует по сегодняшний день?

Согласно Теории Большого Взрыва, все это началось около 14 миллиардов лет назад. Вселенная существовала в виде небольшого материального объекта диаметром несколько миллиметров, состоящего из очень маленьких частиц (как атом). Научным языком такое состояние называется космологическая сингулярность. Она имела очень высокую температуру и была очень плотной – имела бесконечную массу, и,  что из этого следует  — бесконечную силу гравитации.

Ученые утверждают, что этот объект был таким горячим, что в определенный момент времени он взорвался, создав пространство для создания Вселенной, а другие считают, что был не «взрыв», а  произошло «расширение» от крошечного размера до размера Вселенной, где мы живем сегодня. Причем расширение до размеров солнечной системы произошло с неимоверной скоростью – сопоставимой со скоростью света (300 000 м/с).  Утверждают, что это  расширение происходит и сейчас. Попробуем найти доказательство этому.

Звезды были рождены через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Мельчайшие частицы, образованные в результате взрыва под воздействием сил гравитации стали сжиматься, скручиваться, образуя различные вещества, галактики и звезды.  Гигантская коллекция звезд, газа и пыли составляет на сегодняшний день любую галактику. Именно поэтому существуют миллиарды галактик во Вселенной.

По Теории Большого Взрыва в центре каждой галактики находится огромная черная дыра. Кстати, интересные факты о черных дырах есть в этой статье.

Наша земля находится в галактике под названием Млечный Путь и движение других галактик от нашего Млечного пути на значительной скорости доказывает, что расширение продолжается. Помимо этого расширение вселенной в результате Большого Взрыва объясняется действием взрывной волны. Каждый час Вселенная увеличивается на миллиард миль во всех направлениях.

В 1963 году два американских ученых Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили, что микроволновые излучения падают на землю из космоса. Эти излучения также подтверждают теорию большого взрыва. Допустим, излучение приходит  с конечной скоростью из космоса к Земле. На самом деле его источник был активным далеко в прошлом.  К примеру, было обнаружено, что реликтовое излучение было излучено 13,7 миллиардов лет назад. Таким образом, изучая подробные физические свойства излучения, мы можем узнать об условиях во Вселенной в очень ранние времена, так как излучения, которое мы видим сегодня, на самом деле прошло огромнейшее расстояние и его источник, возможно, уже и не существует.

А теперь самое интересное. По мнению ученых, рано или поздно расширение вселенной под воздействием взрывной волны закончится. В этот момент вся Вселенная испытает состояние некоего равновесия. Но дело в том, что сила притяжения черных дыр, находящихся в центрах галактик не прекратит свое действие. То есть черные дыры будут с увеличивающейся силой затягивать в себя окружающие частицы.  За счет этого вселенная начнет сжиматься обратно, пока рано или поздно не превратится в небольшой объект с критической массой и силой гравитации (все как в самом начале). Эти два параметра также будут продолжать расти, что несомненно приведет к новому большому взрыву.. Ученые не отрицают также тот факт, что вся вселенная состоит из большого числа таких объектов, сжимающихся и расширяющихся бесконечно много. Сколько раз такое может продолжаться – загадка для всех.  

Вот так, в двух словах, кратко, мы с вами попытались описать Теорию большого взрыва простыми словами. Надеюсь, статья Вам понравилась, пишите свои вопросы и поправки в комментарии. Ну и напоследок, видео «Теория большого взрыва простыми словами».

it-lenta.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

bКак 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.

b

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