Категории: Космос

Большой взрыв. Что было до него? И вообще, что взорвалось и где?

Лайнуть/Поделиться

Итак, что такое Большой взрыв?

Под термином «Большой взрыв» можно понимать два понятия, которые связаны между собой – это, собственно, событие, которое дало начало Вселенной, а также теория ее ранней эволюции. Около 13800000000 лет назад Вселенная была бесконечно сжатой, горячей и плотной. Это состояние называется космологической сингулярностью. Затем произошел Большой взрыв, после которого Вселенная расширилась, появились пространство и время.

Что происходило во время Большого взрыва?

Мы можем отследить развитие Вселенной с первых секунд ее существования, однако почти ничего не знаем об эпохе, которая продолжалась с самого начала мира до 10 -43 секунды после начала. Она получила название планковской эпохи. Тогда Вселенная была нестабильной из-за высокой температуры и большой плотности, а четыре фундаментальные взаимодействия, сейчас определяют состояние мира – гравитация, электромагнетизм, сильные и слабые ядерные взаимодействия – были единственной неделимой силой.

Сильное взаимодействие самая мощная из всех, она связывает между собой кварки, а также протоны и нейтроны в составе атомов. Слабое взаимодействие отвечает за термоядерные реакции внутри звезд, а электромагнетизм – за взаимодействие между электрически заряженными частицами. Гравитация заставляет тела тянуться друг к другу.

Старейшая из эпох, о которых нам что-то известно, продолжалась в период с 10 -43 по 10 -35 секунды. Во время нее температура начала спадать, из-за чего фундаментальные силы начали отделяться друг от друга. Первой отделилась гравитация. Впоследствии ядерное взаимодействие распалась на сильное и электрослабое. На промежутке времени до 10 -32 секунды происходит скачкообразное, резкое и значительное увеличение размеров Вселенной, а также исчезает антиматерия. В период с 10 -12 по 10 -6 секунды все четыре фундаментальные взаимодействия уже существуют отдельно друг от друга. Мир заполнен кварками, лептонами и фотонами. Впоследствии кварки сливаются в элементарные частицы.

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц и теории, описывающие их взаимодействия. Элементарные частицы слева — фермионы, справа — бозоны.

Всего через секунду после Большого взрыва Вселенная выросла до размера миллиардов километров и остыла достаточно, чтобы элементарные частицы сформировали первый атом – водород. Через три минуты после рождения мира начинается эпоха нуклеосинтеза. Нейтроны и протоны продолжают формировать атомы, но до тех пор, как появятся первые звезды, пройдет еще около 500 000 000 лет.

Можно указать точку, в которой произошел Большой взрыв?

Точкой Большого взрыва может быть, например, точка на вершине Софийского собора или кончик вашего носа – все пространство, существующее сейчас, когда-то было сжат в космологическую сингулярность. То есть, Большой взрыв не был взрывом в прямом смысле этого слова, а был одновременным расширением пространства по всем направлениям. В определенной степени Большой взрыв и до сих пор продолжается, ведь Вселенная все еще расширяется и охлаждается.

Большой Взрыв и постепенное расширение пространства

Куда расширяется Вселенная?

Вселенная не расширяется «куда», она расширяется сама по себе. Вся материя, все пространство содержатся во Вселенной, нет ничего за его пределами, и самих пределов тоже нет. Говоря «расширения Вселенной», мы имеем в виду, что расстояние между несвязанными гравитационно объектами в космосе увеличивается. Таким образом, сами галактики удаляются друг от друга. Скорее, они зафиксированы на ткани пространственно-временного континуума, который растягивается. Можно провести аналогию с воздушным шариком, на которой нарисовали две точки – если его надуть, расстояние между точками увеличится, хотя они и не двигались. Вернемся к Большому взрыву.

Почему он произошел?

В космологической сингулярности не действуют никакие из известных законов физики. События во время Большого взрыва не оставили никаких свидетельств, которые можно было бы отследить, и они никак не влияют на состояние Вселенной после взрыва. Тем не менее, это не мешает ученым выдвигать различные гипотезы, основанные на математических вычислениях. Например, циклическая модель, согласно которой после Большого взрыва произойдет Большое сжатие, а Вселенная существует в период между этими двумя событиями, или модель Мультиверса, в рамках которой наш мир – лишь один из многих параллельных миров. Впрочем, ни одна из этих теорий не является общепринятой.

Тогда откуда мы знаем, что Большой взрыв действительно был?

Мы точно знаем, что Вселенная расширяется – это стало известно благодаря астроному Эдвину Хабблу, который в 20-х годах прошлого века вычислил скорость расширения галактик. Если мысленно «отмотать» время назад, легко сделать вывод, что в прошлом мир должен был быть меньше и более плотным. Кроме того, у нас есть прямое доказательство – реликтовое излучение. Это свет от первичной плазмы ранней Вселенной, которое заполняет его почти равномерным фоном и фиксируется во всех направлениях неба. Так как эти старые фотоны путешествуют уже много времени, они перешли в микроволновой спектр.

А как удалось вычислить, что Большой взрыв произошел 13800000000 лет назад?

Есть два способа измерить возраст Вселенной – изучая старые звезды и исследуя расширения Вселенной. Очевидно, что мир не может быть старше объектов, которые в нем находятся, поэтому определение возраста звезд помогает лучше определить границы, когда Вселенная возникла. Между расширением Вселенной и ее возрастом существует прямая связь. В законе Хаббла есть понятие постоянной Хаббла – это мера скорости расширения Вселенной. Если считать, что она была постоянной в течение всей истории развития мира, этот параметр позволяет определить момент Большого взрыва. Согласно вычислениям, он произошел 13800000000 лет назад. Исследование реликтового излучения, а также измерения плотности и состава Вселенной помогают установить еще более жесткие пределы для его возраста. согласно данным аппарата WMAP, Большой взрыв произошел 13772000000 лет назад. Миссия Plank оценивает возраст Вселенной в 13.813 миллиардов лет. Также исследование дрвенейшего света подтверждает, что Вселенной 13.8 миллиардов лет.


Поддержать проект
Редакция

Опубликовала
Редакция

Недавние публикации

Земля на 2000 световых лет ближе к черной дыре в центре нашей галактики, чем считалось ранее

Новая карта Млечного Пути, созданная Национальной астрономической обсерваторией Японии, показывает, что Земля движется по спирали быстрее… Читать далее

01/12/2020

Искусственный интеллект помог ученым узнать, как мозг генерирует мысли

Новые алгоритмы искусственного интеллекта позволяют распознать мозговую активность, которая отвечает за мысли и рассуждения. До… Читать далее

01/12/2020

Аяуаска. Как работает: вред и области потенциального применения ДМТ

Аяуаска - это, возможно, самый мощный галлюциноген на планете, и до недавнего времени он входил… Читать далее

29/11/2020

Мозг и Вселенная: как астрофизик и нейрохирург объединились, чтобы сравнить две самые сложные системы в природе

Астрофизик из Болонского университета и нейрохирург из Веронского университета сравнили нейронные связи в человеческом мозгу… Читать далее

26/11/2020

Нейросеть, застывшая в стекле

Нет, это не статья по типу "Адский муравей, застрявший в янтаре, мучил свою жертву 99… Читать далее

25/11/2020

Женщины достигают оргазма в 80% случаев в носках по сравнению с 50% без них

Во время исследования, в котором изучалась разница в мозговой активности женщин во время реальных и… Читать далее

24/11/2020