Что было после большого взрыва


Что происходило во время Большого взрыва?

Большой взрыв. Вселенная до и после

(Существующая в науке гипотеза, концепция Большого взрыва)

 

Всего несколько лет назад человечество считало Вселенную прочной статичной конструкцией.

Теперь же мы знаем, что этот взгляд невероятно далек от действительности. На самом деле Вселенная — это неспокойная, вечно меняющаяся система, рожденная в течение одной наносекунды в ходе впечатляющего события, называемого Большим взрывом.

Верно ли то, что Большой взрыв называют прародителем всей Вселенной?

Но это был не столько взрыв, сколько расширение. Расширение из одной бесконечно малой точки. Что же расширялось? Целая Вселенная -из бесконечно малой точки, почти из ничего.
И это расширение продолжается и теперь, 13.7 миллиардов лет спустя.


13,7 миллиардов лет — довольно точная цифра. Как же ее установили?

Сначала методом научного тыка. А затем уточнили благодаря самым современным технологиям. Замечательный астроном Эдвин Хаббл был первым, кто произвел точный расчет возраста Вселенной.

Хаббл за телескопомКогда Хаббл в 20-е годы ХХ столетия работал в обсерватории Маунт Вилсон, ученые все еще считали, что Вселенная статична, а не динамична. Когда Хаббл начал наблюдать через новый большой телескоп за отдаленными галактиками, он обратил внимание на световые искажения: желтые галактики выглядели слегка красноватыми.

Он задался вопросом: может ли это происходить благодаря известному эффекту Доплера. Теперь каждый ребенок, который играет в звёздные войны, знаком с этим эффектом: это звук пролетающих мимо ракет или звук проносящейся мимо гоночной машины, когда водитель из всех сил жмет на газ.

Эти перемены в звуке и есть эффект Доплера. Тот же самый эффект Доплера происходит и со светом звезд, который искажается и меняет окраску. Хабблу удалось определить расстояние до некоторых звезд, и он понял, что они удаляются от нас. Это означало, что Вселенная не статична, а она расширяется, и происходит это миллиарды лет. Это было фундаментальным открытием.
Так если Вселенная расширяется, значит она была когда-то очень сжатой. Как это было?

 
Большой взрыв 13,7 млрд. лет назад. Начало рождения Вселенной.

Большой взрыв 13,7 млрд. лет назад. Начало рождения Вселенной.

Вопрос: а что происходило перед Большим взрывом?

Трудно сказать, что было перед этим: обычная математика и физика здесь неприменимы.
Что происходит во время Большого взрыва? Есть ли предположение о том, на что это было похоже?
Взрыв происходил за столь короткий промежуток времени, что это даже трудно себе представить. Вселенная расширялась не внутрь пространства, а наоборот. Другими словами, Вселенная разрасталась из точки, бесконечно меньшей, чем атом, в пространство размерами в миллиарды световых лет. И это произошло в долю секунды.
Большой взрыв расширялся, а Вселенная остывала.

И когда она остыла, начали конденсироваться разнообразные виды материалов. Например, атомы образовались примерно спустя 300 тысяч лет после Большого взрыва. Как это установили? С помощью двух важных космических миссий. Это спутник СОВЕ, запущенный в 1989 году и спутник WMAP в 2001. Оба они искали микроволны наподобие тех, что разогревают Ваш кофе. Только волны, что искали они, блуждают по вселенной с самого ее зарождения и являются очень древними.

Почему именно микроволны? Потому что Вселенная очень стара, и безумный жар Большого взрыва остывал миллиарды лет. Сейчас эта радиация уменьшилась до масштаба микроволн. Это излучение — как тлеющие угли большого взрыва, его отблеск.
Сложилась новая карта Вселенной. Вселенной, на которую ученые стали смотреть уже совсем иначе.


Новая Карта Вселенной. Древние микроволны

Новая Карта Вселенной. Древние микроволны

 

Теперь уже точно известно, что сразу после большого взрыва происходили небольшие флуктуации в раскаленном газе. И без тех зарождавшихся небольших волн излучение было бы абсолютно ровным, а Вселенная сегодня представляла бы из себя совершенно однородный газ. Не было бы ни звезд, ни планет, ни людей…

Именно эти волны и стали причиной возникновения материи и энергии, которые превратились в галактики, планеты и в нас с вами.

Итак, мы с вами существуем благодаря колебаниям, произошедшим миллиарды лет назад.

Подводим итог того, какая картина рождения Вселенной складывается, исходя из теории Большого взрыва:

Наша Вселенная в начале была меньше атома. Затем 13,7 миллиардов лет назад она в результате невероятного скачка выросла до нынешних размеров и продолжает увеличиваться.

Источник: z-sv.ru

Большой взрыв


Мифы:

1) Большой Взрыв — это ВЗРЫВ.

2) Большого Взрыва не было.

3) Вселенная стационарна

Реальность:

1) Большой Взрыв — это быстрое (ускоренное) раздувание (рсширение) пространства с рождением вещества и разогревом за первые 10 -32  секнды (в теории инфляции). Никакой ударной волны НЕ БЫЛО.

2) и 3) Наблюдаемые данные говорят о том всё можно объяснить пока только Большим Взрывом.

Где был Большой Взрыв?

Миф:

Взрыв был в какой-то конкретной точке вселенной.

Реальность:

В каждой точке Вселенной, учитывая, что расширение началось с очень маленького объёма — примерно 10 -33 см.

Когда произошёл большой взрыв?

Миф:

Мы не можем этого знать. И вообще его не было.

Реальность:

Большой Взрыв произошел 13,8 миллиардов лет назад. Плюс минус 20 миллионов лет. Узнали это благодаря наблюдательным данным.

Существовала ли вселенная до Большого Взрыва?

Миф:

Мы не можем этого знать. 

Реальность:

Вселенная была до Большого Взрыва. Потом началось расширение и разогрев (т.е. Большой Взрыв).

Большой Взрыв произошёл, когда Вселенной было от 10 -35 до 10 -32 секунды.

Как узнали? По областям в Реликтовом Излучении.


Реликтовое излучение – это фоновое микроволновое излучение, одинаковое во всех направления и имеет спектр, характерный для абсолютно черного тела при температуре ~ 2.7 K.

Закончился ли Большой Взрыв?

Мифов пока нет 🙂

Реальность:

Факт зависит от определения Большого Взрыва (многие физики определяют Большой Взрыв по разному):

1) Большой Взрыв — это эпоха инфляции с разогревом.

2) Большой Взрыв — это ещё и эпоха появления барионов.

3) Большой Взрыв включает время синтеза первичного гелия.

4) Большой Взрыв закончился после отделения Реликтового Излучения от вещества (Реликтовое Излучение — «эхо» Большого Взрыва).

5) Большой Взрыв не закончился, так как Вселенная расширяется ускоренно (до сих пор). Т.е. мы живём в эпоху Большого Взрыва?

Было ли пространство, время и физические поля до возникновения нашей Вселенной?


Миф:

Эти физические категории были до Большого Взрыва.

Реальность:

Возможно, были, но не в нашем современном понимании.

Есть ли другие Вселенные со своими Большими взрывами?

Миф:

Точно есть.

Реальность:

Неизвестно, но не исключено.

Есть несколько моделей Мультиверса (это только теории!):

1) Лоскутная теория. 

2) Бранная теория.

3) Множественная инфляция.

4) Миры Эверетта. 

Откуда взялась энергия для Большого взрыва?

Миф:

Для Большого Взрыва нужна огромная энергия.

Реальность:

Теоретически, для Большого Взрыва энергию ниоткуда брать не нужно. Для этого, скорее всего, нужна лишь статистическая квантовая флуктуация — ЧТО БЫ ЭТО НЕ ЗНАЧИЛО 🙂

Пока проверить нельзя!

Почему учёные уверены в существовании эпохи Большого взрыва?

Миф:

Они всё сочинили.

Реальность:

Из наблюдательных данных.

История Вселенной

История Вселенной в одной картинке

Можем ли мы наблюдать эпоху Большого взрыва?


Миф:

Не можем.

Реальность:

Да, можем. Факты:

1) Расширение вселенной

2) Реликтовое излучение

3) Химический состав: 75%H+ 25%He

4) Структура Вселенной

Ожидаются: первичные гравитационные волны в Реликтовом излучении

Как всё умрёт?

Миф:

Мы никогда не знаем.

Реальность:

Пока (!) точно сказать нельзя — зависит от модели Тёмной энергии и свойств Вселенной.

Можно ли создать Вселенную?

Миф:

Только Создатель может создать Вселенную.

Реальность:

В рамках современных представлений запрета на её возникновение в природе нет. Сценарий понятен, остталось разобраться по мелочам 🙂 (та же статистическая квантовая флуктуация многое объясняет).

Голографическая модель Вселенной. Насколько она научна?

Когда-то был спор между Стивеном Хокингом и Герардом Хоофтом о том, может ли чёрная дыра сохранять информацию об материи, которая туда падает или не может, в результате чего был заключён этот спор в виде пари, и продолжались исследования, и оказалось, в конце концов, что вся информация, которая падает на чёрную дыру, сохраняется вблизи горизонта событий, но снаружи, и сохраняется она в виде квантовых флуктуаций, которые там появляются, то было предложено описывать эту ситуацию, как голографический принцип, заключающийся в том, что вокруг n-мерного тела можно нарисовать n-1-мерную сферу, на к.
; Но это теория 🙂

Сколько у меня есть времени, Саша? — задал вопрос Олег Верходанов ведущему, перед тем как рассказать о голографической модели. 

5 апреля 2020 года О. Верходанова не стало…

Есть видео, в котором О. Верходанов разговаривает с математиком А. Савватеевым на многие темы, в том числе и о возможности существования разума после смерти. ОЧЕНЬ рекомендую к просмотру.

P.S.
Я понял, что математики в любом случае более религиозны, чем физики.

Источник: page.maple4.ru

Большой взрыв

Все начинается с Большого взрыва, который «является моментом времени, а не точкой в ​​пространстве», — сказал в интервью Live Science Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института.
частности, это момент, когда началось само время, момент, с которого были подсчитаны все последующие моменты. Несмотря на свое известное прозвище, Большой взрыв на самом деле не был взрывом, скорее это был период, когда Вселенная была чрезвычайно горячей и плотной, и пространство начало расширяться во всех направлениях одновременно. Хотя модель Большого взрыва утверждает, что Вселенная была бесконечно малой точкой бесконечной плотности, это всего лишь допущение (мы не знаем точно, что происходило тогда).

Эра космической инфляции

В течение первых 0,0000000000000000000000000000001 секунды после Большого взрыва космос экспоненциально увеличился в размерах, разобщая области Вселенной, которые ранее были в тесном контакте. Эта эра, известная как инфляция, остается гипотетической, но космологам нравится идея, потому что она объясняет, почему обширные области пространства кажутся такими похожими друг на друга, несмотря на то, что их разделяют огромные расстояния.

Кварк-глюонная плазма

Спустя несколько миллисекунд после Большого взрыва, ранняя Вселенная была очень горячей. Учёные предполагают, что её температура была между 4 и 6 триллионами градусов по Цельсию. При таких температурах, элементарные частицы, называемые кварками, которые обычно тесно зажаты внутри протонов и нейтронов, свободно передвигались, а глюоны, являющиеся переносчиками сильного взаимодействия, были смешаны с этими кварками в первичном бульоне. Исследователям удалось создать аналогичные условия в ускорителях частиц на Земле. Но труднодостижимое состояние длилось всего несколько долей секунды, как в земных атомах, так и в ранней Вселенной.


Ранняя эпоха

На следующем этапе времени было много событий, которые начались примерно через несколько тысячных секунды после Большого взрыва. Когда космос расширялся, он остывал, и вскоре условия были достаточно мягкими, чтобы кварки могли объединиться в протоны и нейтроны. Спустя одну секунду после Большого взрыва плотность Вселенной упала настолько, что нейтрино (самые легкие и наименее взаимодействующие фундаментальные частицы) смогли улететь вперед, создавая так называемый «фон космических нейтрино», который ученым еще предстоит обнаружить.

Первые атомы

В течение первых 3 минут жизни Вселенной протоны и нейтроны сливались воедино, образуя изотоп водорода, называемый дейтерием, а также гелий и небольшое количество лития. Но как только температура упала, этот процесс прекратился. Наконец, через 380 000 лет после Большого взрыва стало достаточно прохладно, чтобы водород и гелий могли соединиться со свободными электронами, создав первые нейтральные атомы. Фотоны, которые ранее сталкивались с электронами, теперь могли двигаться без помех, создавая реликтовое излучение.

Темные века

В течение очень долгого времени между 380 000 лет и 550 млн лет после Большого взрыва во Вселенной ничто не излучало свет. Она была заполнена водородом и гелием, реликтовым излучением и излучением атомарного водорода на волне 21 см. Звезды, квазары и другие яркие источники отсутствовали. Нам чрезвычайно сложно изучать этот временной отрезок в жизни Вселенной, потому что все наши знания исходят от звездного света.

Первые звезды

Примерно между 550 млн лет и 800 млн лет после Большого взрыва плотность молекулярных облаков увеличивались достаточно, чтобы они могли коллапсировать в плазменный шары (первые звезды). Вселенная вступила в новый период, известный как «реионизация», потому что горячие фотоны, излучаемые ранними звездами и галактиками, делили нейтральные атомы водорода в межзвездном пространстве на протоны и электроны, процесс, известный как ионизация.

Возникновение галактик

Маленькие ранние галактики начали сливаться в более крупные галактики, и примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва в их центрах образовались сверхмассивные черные дыры.

Средние годы Вселенной

Вселенная продолжала развиваться в течение следующих нескольких миллиардов лет. Участки более высокой плотности из первичной вселенной гравитационно притягивали материю к себе. Они медленно превращались в галактические скопления и длинные нити газа и пыли, создавая прекрасную волокнистую космическую сеть, которую можно увидеть сегодня.

Рождение Солнечной системы

Около 4,5 миллиардов лет назад из-за гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды — Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.

Земля и человечество

В этом третьем, водном мире, между 3,5 и 3,8 миллиардами лет назад появились крошечные, простые микробы. Со временем эти формы жизни эволюционировали в различных морских монстров и гигантских, поедающих листья динозавров. В конце концов, около 200 000 лет назад, появились мы — существа способные любоваться нашей таинственной Вселенной и пытающиеся узнать, как все произошло.

Конец или нет?

Конечно, это не конец. Физики до сих пор не знают, что ждет Вселенную. Это зависит от темной энергии, все еще таинственной силы, разрывающей космос, свойства которой еще не были хорошо изучены.

В одном возможном будущем Вселенная будет продолжать расширяться вечно, достаточно долго, чтобы все звезды во всех галактиках исчерпали топливо, и даже черные дыры испарились бы в ничто, оставив позади мертвый космос, пропитанный инертной энергией. Или гравитация в конце концов преодолеет силу расширения темной энергии, объединив всю материю обратно в своего рода обратный Большой взрыв, известный как Большое сжатие.

Источник: sci-news.ru

Эволюция Вселенной
На этой иллюстрации показана эволюция Вселенной, от Большого Взрыва слева до современности справа. Авторы и права: NASA.

Каково это стать свидетелем Большого взрыва? Как бы это выглядело?

Когда-то, почти 14 миллиардов лет назад, произошло грандиозное событие.

Появилась Вселенная и всё, что в ней содержится, включая материю, радиацию, экзотические частицы и, возможно, даже более абстрактные понятия, такие как законы времени и физические законы.

Изучая то, как Вселенная эволюционировала во времени, можно начать “двигаться в обратном направлении” и сформировать картину физических условий через миллиард лет, тысячу лет, день, секунду или наносекунду после Большого взрыва. Чем дальше в прошлое, тем более экстремальными были условия и тем быстрее развивалась Вселенная.

Но одно дело понимать уравнения, которые описывают законы нашей Вселенной и совсем другое понять, каково на самом деле быть свидетелем этого? Как бы это выглядело? Что бы вы испытали?

Давайте разберёмся. Сначала мы должны экипировать нашего наблюдателя – назовём её Алисой, поскольку я сейчас слушаю группу “Алиса”, и поскольку это популярное имя для жертв мысленных экспериментов – в Магический Космический Костюм, способный противостоять экстремальным температурам, давлениям, плотностям, радиации и деформациям. Ей также понадобятся солнечные очки, потому что до тех пор, пока Вселенной не исполнился один миллион лет, она была ослепительно яркой.

Вы можете следить за путешествием Алисы в рассказе ниже. Но прежде чем отправиться в путь, нам нужно обсудить несколько моментов.

Откуда мы знаем, что случилось?

Поскольку свет не движется бесконечно быстро, мы видим всё так, как это было в прошлом. Когда вы проверяете свой телефон, вы оглядываетесь на наносекунду назад во времени, поскольку именно столько времени потребовалось частицам, чтобы пройти 30 сантиметров. Когда вы смотрите на Луну, вы смотрите на секунду назад, потому что Луна находится на расстоянии примерно 400 000 километров. И когда вы наблюдаете галактику в миллиарде световых лет, вы на самом деле смотрите на миллиард лет назад.

Мы можем измерить плотность, температуру и другие физические величины Вселенной. Наблюдение за скоростью галактик говорит нам, что Вселенная расширяется. Если мы посчитаем в обратном направлении, мы сможем определить физические условия в более ранние эпохи.

Модель Вселенной
Иллюстрация, показывающая эволюцию Вселенной, начиная от Большого Взрыва слева, и до появления космического микроволнового фона. После образования первых звёзд заканчиваются космические тёмные века, за которыми следует образование галактик. Авторы и права: CfA / M. Weiss.

Таким образом, мы можем узнать, что произошло всего за секунду до Большого взрыва. Это потому, что мы можем не только рассчитывать, но и проводить эксперименты на огромных ускорителях частиц, таких как CERN, чтобы воссоздать условия, которые наблюдались в то время, и подтвердить, что мы не ошибаемся.

Но мы ничего не знаем о самой первой доле доли секунды – так называемой “Планковской эпохе”. В это время условия были настолько экстремальными, что физические законы нарушались. Возможно, даже не имеет смысла говорить о пространстве и времени на данном этапе истории Вселенной. Так насколько велика Вселенная?

Бесконечна … Может быть …

Мы не знаем, насколько велика Вселенная. Мы можем видеть только ту её часть, из которой у света было время добраться до нас. Эта часть называется “наблюдаемой Вселенной”, и поскольку её возраст 13,8 миллиарда лет, вы можете подумать, что мы можем смотреть на 13,8 световых лет во всех направлениях. Но поскольку она расширяется, то она несколько больше, на самом деле добрых 46 миллиардов световых лет в любом направлении.

Мы предполагаем, хотя и не уверены, что Вселенная за пределами нашего маленького пузыря существует вечно. Если это правда, то она “родилась” бесконечно большой. Хотя на самом деле имеет физический смысл говорить о бесконечно большой Вселенной, которая растёт или сжимается, её, несомненно, трудно представить. Поэтому мы обычно рассматриваем размер наблюдаемой Вселенной.

Телескоп
Млечный Путь над Очень Большим Телескопом в Паранальской обсерватории в пустыне Атакама, Чили. Авторы и права: Miguel Claro.

Важно знать, что, независимо от размера Вселенной, Большой взрыв не был “взрывом” в том смысле, что плотное скопление вещества начало распространяться в пространстве. Скорее, это было создание пространства и, возможно, самого времени, и последующее расширение этого пространства.

Возникает вопрос: “во что оно расширяется?” и “что снаружи?”. Трудно представить, как расширяется бесконечная Вселенная, не говоря уже о конечной Вселенной, которая не встроена в какое-то большее пространство измерений. Но, тем не менее, это то, что мы думаем, происходит. Другими словами, оно просто расширяется “само по себе”.

Теперь, давайте снова присоединимся к Алисе в момент, когда она начала своё путешествие.

Инфляция в темноте

Как упоминалось выше, мы ничего не знаем о самой первой доле секунды. Однако мы знаем, что всё было чрезвычайно плотным, потому что то, что позже станет нашей наблюдаемой Вселенной, в это время было меньше атомного ядра.

Сначала появилась гравитация, а затем “сильная” ядерная сила. Некоторые экзотические частицы наблюдаются в этой чрезвычайной плотности энергии, в том числе бозон Хиггса, который отвечает за само понятие массы.

Но поначалу Алиса не оценила ничего из этого. Свет ещё не создан, поэтому для неё всё темно.

Внезапно само пространство начинает экспоненциально быстро расширяться.

Галактика M106
На этом составном изображении показана спиральная галактика Мессье 106, похожая на наш Млечный путь. Авторы и права: NASA / CXC / Caltech / P. Ogle / STScI / JPL-Caltech / NSF / NRAO / VLA.

Эту эру называют “инфляцией”, и когда она закончится, то, что позже станет наблюдаемой Вселенной, за долю секунды выросло из атомного ядра до 20 метров в диаметре. Это всё ещё немного.

Всё, что находится в космосе, должно следовать за расширением. Конечно, кроме волшебного скафандра Алисы и некоторой доли удачи, потому что без неё её голова и ноги, которые в это время намного больше наблюдаемой Вселенной, были бы растянуты на 20 миллиардов световых лет.

После инфляции всё продолжает расширяться. В то же время температура падает. Это похоже на то, когда газ выходит из зажигалки: газ сжимается внутри зажигалки, но когда он выходит, он расширяется и охлаждается.

… и был свет

Во время инфляции Вселенная ненадолго переохлаждается с миллиарда миллиардов миллиардов градусов до почти абсолютного нуля. Но когда инфляция закончится, и Алиса только подумает: “Бррр… становится слишком холодно”, так называемый процесс разогрева снова повышает температуру до 10 миллиардов триллионов градусов. В это время создаются новые виды частиц, в том числе свет в форме фотонов.

Поскольку температура невероятно высока, все частицы очень богаты энергией, и поэтому подавляющее большинство фотонов являются гамма-лучами. Но небольшая часть светового спектра распространяется в виде рентгеновских лучей, ультрафиолетового света и видимого света, что представляет наибольший интерес для Алисы.

Итак, какой первый цвет наблюдает Алиса? Какого цвета был Большой взрыв?

Термин “цвет” на самом деле является психологическим понятием. Цвет, который воспринимает мозг, зависит от распределения света в трёх диапазонах длин волн, воспринимаемых глазами, а именно: красный, зелёный и синий.

Если что-то излучает свет, потому что оно горячее, вы можете рассчитать его спектр, а затем определить его цвет: красный, зелёный и синий. Сама Алиса не такая тёплая, поэтому она в основном излучает слабый инфракрасный свет, а человеческий глаз недостаточно чувствителен, чтобы воспринимать крошечную его часть, которая находится в видимом спектре.

Кусок горячего раскалённого железа излучает в основном красный цвет. Если он становится действительно горячим, он излучает примерно одинаково как красный, так и зелёный и синий, и это воспринимается мозгом как “белый свет”.

Если температура достаточно высока, спектр достигает максимума синего цвета, а в пределе бесконечной температуры цвет приближается к сапфирово-синему оттенку.

Таким образом, то, что Алиса видит вокруг себя, это сапфирово-синий цвет горячего кварк-глюонного плазменного супа, как показано на рисунке ниже.

Цвет большого взрыва
Цвет Большого взрыва. Авторы и права: Peter Laursen.

Космический костюм Алисы, конечно, оснащён электронным измерителем цвета, и она измеряет насыщенность цвета Вселенной до 63, 71 и 100% в красном, зелёном и синем цветах соответственно.

То есть, если бы это сработало, она бы это сделала, но Вселенная всё ещё составляет лишь 1/100 от одной миллионной триллионной доли триллионной доли секунды, а электричество ещё не существует.

Алиса должна подождать полную пикосекунду (0,000000000001 секунд), прежде чем будет создана электромагнитная сила. Это может показаться не долгим ожиданием, но, как мы знаем всё во вселенной относительно. Для Алисы это дополнительное время ожидания в сто квинтиллионов раз больше, чем всё её время в пути до этого момента.

В это время создаётся слабая сила. Это означает, что все четыре силы Вселенной теперь работают, остальные три – это электромагнитная сила, гравитация и “сильная” сила.

Строго говоря, все эти силы уже существовали, но они были объединены в единую объединённую силу, пока не начали разделяться на свои “индивидуальные” силы.

С этими четырьмя силами частицы теперь могут взаимодействовать с бозоном Хиггса и, следовательно, набирать массу. Для Алисы это означает, что она теперь что-то весит. Но так как извращённые стандарты моды не будут существовать еще 13,8 миллиардов лет, она не так обеспокоена этим внезапным увеличением своего веса.

Комочки в супе

Окружение Алисы довольно скучное; всё абсолютно равномерно распределено, поэтому, куда бы она ни смотрела, она видит одно и то же.

Но подождите … крошечные неровности формируются по принципу квантово-механической неопределенности, которая говорит, что существует фундаментальный нижний предел, с точки зрения того, насколько точно можно описать местоположение частицы в определённый момент времени.

Скопление
Это изображение массивного скопления галактик Abell 2744 было получено с помощью космического телескопа “Хаббл”. Авторы и права: NASA / ESA / STScI.

Квантовая механика описывает процессы в очень малых масштабах, от размеров атомов и ниже. Но из-за экстремального расширения небольшие неоднородности увеличиваются до значительных размеров.

И какая удача. Если бы всё было совершенно гладко, так было бы всегда. Но вместо этого существуют очень маленькие комочки, которые весят чуть больше, чем их окружение, и поэтому могут притягивать немного больше материи. Это позволяет им расти и в конечном итоге формировать структуры, которые затем превратятся в галактики, звёзды, планеты и, в конечном итоге, в нас.

Тёмная материя на помощь!

Но может ли материя в достаточной степени слипаться, пока расширение не разорвало её? (Внимание спойлер: да, иначе вы бы этого не читали).

На самом деле, если бы единственное, что существовало, было бы то, что Алиса могла видеть, то это не могло бы произойти. Но, к счастью, на каждый грамм материи приходится примерно пять грамм какой-то другой, невидимой материи, которая обеспечивает дополнительную гравитацию, необходимую для слипания вещества. Мы называем это тёмной материей.

В настоящее время Вселенная охладилась до 10 миллионов миллиардов градусов и примерно равна расстоянию от Земли до Солнца сегодня. Глыба, которая однажды превратится в Млечный путь, имеет радиус 100 километров, примерно столько же, сколько Сьерра-Леоне.

Вселенная замедляется

Вселенная продолжает расширяться из-за скорости, которую она приобретает в результате инфляции, но скорость расширения медленно замедляется из-за взаимного притяжения всех частиц.

Однако даже через целую наносекунду после Большого взрыва расширение происходит настолько быстро, что объекты, находящиеся на расстоянии более метра от Алисы, удаляются от нее быстрее, чем движется свет. Всего через микросекунду становится достаточно холодно, чтобы кварки слились с образованием нейтронов и протонов.

Звёздное скопление
Рассеянное звёздное скопление Trumpler 14. Авторы и права: NASA Hubble.

Сейчас Вселенная имеет размеры Солнечной системы, но плотность вещества и излучения всё ещё в 1000 раз выше, чем у нейтронной звезды, самого компактного из существующих на сегодняшний день объектов.

Злые близнецы

Алиса теперь видит не только частицы, но и античастицы.

Античастица подобна злому близнецу частицы, и если частица встречает свою античастицу, они оба перестают существовать и создаются новые частицы. Некоторые из этих новых частиц – это фотоны, или свет.

По причинам, которые мы ещё не понимаем, на каждые 10 миллиардов античастиц, которые существовали, было 10 миллиардов и одна частица.

В возрасте одной секунды, Вселенная раздулась до радиуса в 10 световых лет, и все антипротоны были уничтожены протонами, антинейтроны нейтронами и так далее. Крошечный избыток “нормальных” частиц – это то, из чего сегодня состоит видимый космос.

Тёплый и яркий, местами туманный

Проходит еще десять секунд, и электроны и антиэлектроны активны. Вселенная в настоящее время охладилась до нескольких миллиардов градусов, но, поскольку 99,99999999 % всех частиц превращаются в чистый свет, Вселенная внезапно вспыхивает ослепительным светом.

В начале структура имеет адскую плотность, настолько высокую, что Алиса буквально не может увидеть руку перед своим лицом, так как свет постоянно рассеивается электронами.

Но когда внезапно большинство электронов исчезают в (сапфировом) синем цвете, видимость увеличивается до … барабанной дробь … насколько большой она может быть? Газиллион световых лет? Ах, нет, 20 метров. Не очень впечатляет. Но это на самом деле не имеет значения, так как в любом случае увидеть можно ещё не так много.

Через несколько минут температура упала ниже миллиарда градусов, и наступила важная эпоха в истории Вселенной – нуклеосинтез. В настоящее время достаточно холодно, чтобы протоны сливались и образовали более тяжёлые элементы.

Крабовидная туманность
Крабовидная туманность. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble.

Увы, счастье недолговечно: плотность Вселенной уменьшается из-за расширения, и в возрасте 15 минут она имеет примерно такую ​​же плотность, что и вода на Земле. Нуклеосинтез подходит к концу.

Пока только гелий и немного лития успели сформироваться. Все более тяжёлые атомы не будут образовываться в течение ещё сотен миллионов лет в звёздах и их взрывах.

Вот и всё, ребята. Спустя всего четверть часа, Большой взрыв закончился, и теперь ничего особенного не будет происходить на протяжении тысячелетий.

Каждый раз, когда нейтральный атом пытается сформироваться, электрон немедленно отрывается высокоэнергетическим фотоном. Но в возрасте 380 000 лет температура Вселенной упала до 3000 градусов, приобрела приятный оранжево-красный оттенок и стала настолько холодной, что атомы водорода могут оставаться нейтральными.

Следовательно, туманная электронная завеса поднимается, и свет уходит – отделяется – от материи.

Послесвечение Большого взрыва

Диаметр Вселенной сейчас составляет почти миллион световых лет, и свет свободно распространяется по всей Вселенной, как это происходит сегодня.

Глыбы материи, которые увидела Алиса, выросли, но во время отделения всё ещё очень малы; самые плотные регионы в 1/100 000 раз плотнее, чем самые разбавленные. Тем не менее, этого достаточно, чтобы испускаемое излучение не имело всюду одинаковую длину волны.

И этот свет – нерегулярное послесвечение Большого взрыва, известное как “космический микроволновый фон”, – теперь самая отдалённая вещь, которую мы можем видеть. Многое из того, что мы знаем о Большом взрыве и о Вселенной в целом, мы почерпнули из изучения этого света.

Хронология Большого взрыва (и история Вселенной)

Алиса отлично провела время и теперь может положить свой скафандр и солнцезащитные очки обратно на полку.

Если за время чтения этой статьи вы заблудились в пространстве и времени, вы найдёте расширенный график Большого взрыва (и остальной части истории Вселенной) по ссылке ниже.

Источник: universetoday.ru

В наше время общепринятой теорией появления Вселенной считается Большой Взрыв. До Большого взрыва существовала некая точка с бесконечной температурой и плотностью под названием сингулярность, которая неопределенное время существовала в неизменном виде. Затем эта сингулярность по какой-то причине вышла из состояния равновесия и породила материю из которой впоследствии и сформировалась наша Вселенная. Но есть и альтернативные версии появления окружающего нас мира. Их мы и рассмотрим.

Стационарная Вселенная

Источник изображения: tr.eyeni.ru

Согласно этой теории Вселенная существовала всегда в неизменном виде. Плотность Вселенной в таком случае остается постоянной, а все направления движения абсолютно равноправными. Открытие расширения Вселенной (так называемое красное смещение) нанесло этой теории могучий удар. Но в 50-60-е годы прошлого века физики нашли красивый выход. Действительно, по их мнению, Вселенная расширяется, но только за счет появления из ничего новой материи. Плотность по-прежнему согласно этой теории сохраняется постоянной, равноправность направлений при этом сохраняется. Вселенная правда в этой модели является уже скорее квазистационарной. Горячим сторонником этой теории был известный астрофизик Фред Хойл, который критикуя сторонников возникновения Вселенной из ничего, обозвал в шутку это событие Большим Взрывом. Термин прижился.

Роковой удар сторонникам стационарной Вселенной нанесло открытие реликтового излучения. Если бы Вселенная была стационарной, то и ее температура равнялась бы абсолютному нулю. А она излучает с термодинамической температурой 2,7 К. Предполагают, что реликтовое излучение это остаток тепла от Большого Взрыва. Предложить альтернативный вариант появления реликтового излучения сторонники Хойла не смогли.

Циклическая модель Вселенной

Циклическая модель Вселенной. Источник изображения: fineartamerica.com

Эта теория полагает, что имелся не один Большой Взрыв, а некоторое последовательное количество. Вселенная при таком развитии расширяется до некоторого предела, затем сжимается до точки (сингулярности), затем новый Большой Взрыв и так по кругу. Эта теория не получила большого распространения среди известных ученых. Зато мастерски была описана в романе Клиффорда Саймака «Заповедник гоблинов».

Экпиротическая теория создания Вселенной

Источник изображения: sohu.com

В рамках этой теории предполагается, что существовали 2 параллельные Вселенные. По какой-то причине они пересеклись, что привело к выделению огромного количества энергии (можно назвать это первым Большим Взрывом). Космическая энергия не пропала даром, в столкнувшихся объектах начали образовываться частицы. После столкновения Вселенные разлетелись в различные стороны, но постепенно силы инерции стали уступать гравитации и Вселенные столкнулись вновь, затем разлет повторился, хотя и на несколько меньшее расстояние. Столкновения повторялись как бесконечный цикл, пока обе Вселенные не слились в единое целое, а высвобожденная при контактах энергия пошла на создание звезд, туманностей, галактик.

Создание Вселенных с помощью черных дыр

Физики полагают, что вселенная на самом деле может быть порождением черной дыры. Источник изображения: wccftech.com

О том, что существуют загадочные объекты под названием черные дыры стало известно не так давно. Прямое наблюдение этих объектов невозможно, об их существовании судят по мощным потокам рентгеновского излучения. Все вещество, падающее на черную дыру, неизменно поглощается. Часть специалистов предполагают, что черные дыры все же выделяют материю в некие неведомые места. Появившиеся в этих местах частицы могут служить центром образования новых Вселенных. По сути эта теория напоминает Большой Взрыв, правда здесь таких взрывов великое множество. Журнал Nature в свое время опубликовал результаты исследований, согласно которым возможность появления нашей Вселенной из черной дыры исключать нельзя.

Белые дыры

Источник изображения: extremetech.com

Если в существовании черных дыр сейчас ученый мир мало сомневается, то о наличии белых дыр можно говорить только предположительно. Сторонники наличия белых дыр предполагают существование объектов, которые не поглощают ни одной частицы, зато непрерывно их излучают. Получаются некие черные дыры наоборот. А раз есть излучение частиц, то из них могут образовываться новые Вселенные. Правда, если белые дыры все же существуют, то их наличие потребует значительного пересмотра положений современной физики.

«Матрица»

Источник изображения: newsbella.it

Популярный фильм «Матрица» имел под собой определенную научную платформу. Часть специалистов довольно обоснованно предполагают, что наш мир всего лишь компьютерная программа. А каждый человек или объект не более чем файлы, которые непрерывно взаимодействуют между собой. Профессор Бостром из Оксфордского университета в 2003 году пришел к выводу, что люди представляют собой куски силикона снабженные искусственным интеллектом. В эту теорию хорошо вписываются хрономиражи и многие другие необъяснимые явления. Их можно полагать сбоями в программе суперкомпьютера.

Квантовая теория

Источник изображения: sciencephotolibrary.com

Стоит прочесть «Голубятню на желтой поляне» Владислава Крапивина, как перед читателем будет раскрыта квантовая теория происхождения Вселенной, правда в самой простой форме. Суть этой теории в том, что в каждый момент выбора, например пойти по левой или правой дороге, когда она разветвилась, порождается новый мир. Выбор Буридановым ослом той или иной копны сена породит еще новые Вселенные. А если осел все же умрет с голоду, то появится третья Вселенная.

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.