Походження всесвіту

Світло, що виходить від далеких галактик, свідчить про те, що вони потроху віддаляються від Чумацького Шляху. Це означає, що Всесвіт розширюється, а що було раніше? Раніше її протяжність була значно менше сучасної, можна навіть висунути гіпотезу про те, що в якийсь момент нашого Всесвіту представляла собою точку. Які події послужили поштовхом для утворення такої Всесвіту, який ми сприймаємо її сьогодні?

Точка відліку

Вважається, що формування Всесвіту почалося з Великого Вибуху, до цього часу не можна навіть говорити про довжину і розмірах. Не було нічого, крім точки. У 30-х роках розвивається квантова механіка. В цей же час було сформульовано «принцип невизначеності», його автором був лауреат Нобелівської премії фізик Вернер Гейзенберг. Суть «принципу невизначеності» зводиться до наступного: пов`язані змінні не можуть бути одночасно виміряні з довільною точністю, тобто це стосується і швидкості, і положення будь-якої частинки або тіла.

Мінімальна довжина (одна зі сторін протяжності) зароджується Всесвіту становила 10^-35 м, її називали «Довжиною Планка». Утворення такої малої, буквально мікроскопічної Всесвіту, знаменує «точку зеро». На зорі утворення Всесвіт була настільки гарячою, що матерія не могла прийняти якусь певну форму, чотири головні сили були уніфіковані. Уявімо, що відбувається в міру нагрівання матерії - від підвищення температури зростає енергія, молекули розпадаються па атоми, атоми, в свою чергу, - на ядра і електрони. Потім ядра розпадаються на протони і нейтрони. Ясно, що в дуже гарячого Всесвіту звичайна матерія не могла існувати, вона була присутня у вигляді «пара» і радіації. Всесвіт розширювався і поступово почала охолоджуватися. Відповідно, чотири сили, що існували разом, почали розпадатися, перша - сила гравітації, потім ядерна велика і ядерна слабка сила і, нарешті, електромагнітна сила.

розширення Всесвіту

Спостереження за радіохвилями свідчать про те, що у всіх частинах неба існує випромінювання. Воно являє собою свого роду космічне відлуння Вибуху, який дав поштовх освіті Всесвіту, в якій ми живемо.

Особливість цих радіохвиль полягає в тому, що час, необхідний світлу для перетину всьому Всесвіті і передачі інформації, перевищує вік самого Всесвіту. У зв`язку з цим не дивно, що випромінювання, яке надходить до нас з різних областей космосу, має неоднакові характеристики - просто різні космічні зони не встигли «обмінятися новинами».

Ця особливість існувала ще й в ті часи, коли Всесвіт мав не таку велику протяжність. Найдавніше випромінювання підтверджує, що, поза всяким сумнівом, існував обмін інформацією, всі області космосу відправляли однорідну інформацію. Астрофізики намагалися знайти пояснення - чому інформація однорідна, і багато вчених прийшли до висновку, що відразу після зародження Всесвіт збільшувалася дуже швидкими темпами - це так зване «галопуюче розширення». Розширення Всесвіту відбувалося в геометричній прогресії - тобто за один і той же часовий період Всесвіт збільшувалася вдвічі, потім вчетверо і так далі.

Цей період тривав недовго, але в результаті таких швидких темпів розширення стерлися існуючі на зорі появи Всесвіту неоднорідності. Існує припущення, що спочатку па рівні різних областей відбувався обмін фотонами, але в міру галопуючого розширення вони занадто віддалилися один від одного для обміну «посланнями». В даний час розширення Всесвіту відбувається не в такому швидкому темпі. До початку галопуючого розширення фотони мали можливість перетинати космічний простір, і воно ставало однорідним.

Це цілком прийнятне пояснення того факту, що реліктове космічне випромінювання настільки однорідно. Галопуюче розширення відбувалося при 10^-32 секундах після Великого Вибуху, тобто Всесвіт збільшувалася вдвічі кожні 10^-34 секунди. За такий короткий проміжок часу розміри Всесвіту збільшилися на фактор 2¹⁰⁰, тобто майже в 10³⁰. Супутник зафіксував невелику неоднорідність. Цей феномен вписується в рамки квантової теорії.

густина

Проблема щільності матерії також тісно пов`язана з галопуючим розширенням Всесвіту. Відповідно до теорії відносності доля Всесвіту залежить від щільності її матерії. Що це означає? Якщо щільність нижче певної критичної точки, Всесвіт буде розширюватися постійно, сила тяжіння буде не в змозі стримувати величезні небесні тіла. Якщо ж щільність перевищує цю критичну точку, превалювати буде сила тяжіння і відповідно Всесвіт припинить розширення, в результаті може наступити «Big Crunch» - «Велике стиснення», тобто колапс.

Отримані дані говорять про те, що щільність Всесвіту в даний час близька до критичної точки. Незначне відхилення від неї відбулося в сторону збільшення на рівні 10⁶⁰. На щастя, це небагато.

поява матерії

У міру розширення Всесвіту її температура зменшувалася, і поступово почали формуватися частки, з яких утворилася матерія. З`являлися частки і античастинки, тобто корпускули - основні частки ядра. Частинки і античастинки утворювали фотони. Спочатку утворюються кварки і антикварки, потім протони і нейтрони. Поки неясно, як саме це сталося, але в певний момент порушилася досконала симетрія між матерією і антиматерією на користь матерії. В принципі частинки і античастинки з`являються в парах, тобто не повинна переважати матерія або антиматерія.

Освіта елементів

Зниження температури досягло такого рівня, при якому стало можливе об`єднання часток і утворення атомів. Цей момент - формування перших нейтральних атомів - дуже важливий, так як матерія стала прозорою для випромінювання. До цього часу фотони постійно стикалися з частинками, впливаючи на них. Спочатку утворилися найпростіші атоми - атоми водню, - і тільки потім в ході ядерних реакцій - атоми гелію. Згідно з сучасними науковими теоріями, доісторична Всесвіт містила виключно водень і гелій (і зовсім небагато літію).

Співвідношення було чітким - на кожен атом гелію доводилося приблизно вісім атомів водню. В даний час гелію більше, а також всередині зірок є і важкі елементи. Після утворення перших елементів протягом деякого часу у Всесвіті не відбувалося нічого нового. Потім у міру розширення Всесвіту і зниження температури матерія початку згущуватися - стали утворюватися зірки і більш складні структури, які ми бачимо в даний час.

Поділися в соціальних мережах: