Большой взрыв

Большой взрыв

В начале было слово… а нет, не та статья. В начале была сингулярность – вот. Бесконечно малая и бесконечно плотная точка в... где-то там, в общем. Откуда она взялась, да и была ли вообще, никто наверняка не знает.

Потом был БУМ! Сингулярность просто резко разлетелась – случился Большой взрыв. Почему? Спросите что-нибудь полегче, например, почему на луне так много кратеров? Потому что на это у меня есть ответ, а касательно причин Большого взрыва – нет. Это просто произошло и стало результатом образования нашей с вами Вселенной. А возможно, и еще одной – параллельной, но сегодня не об этом. В этой статье мы рассмотрим основные этапы протекания БВ и зарождения всего.

Теория Большого взрыва все еще является теорией. Да, она принята большинством ученых, но это не значит, что она 100% верна. У нее есть свои противники, и в конце концов существует какая-никакая вероятность, что в начале все-таки было слово (ну вы поняли). Так что вы вольны верить, во что хотите.

С момента образования Вселенной прошло 13,7 миллиарда лет, согласно расчетам и предположениям. С момента Большого взрыва она начала свое расширение, которое продолжается до сих пор. Начальные этапы жизни Вселенной делятся на эпохи, которые описывают, как и когда протекали те или иные процессы во время Большого взрыва.

Вселенной во время Большого взрыва
Вселенной во время Большого взрыва

Планковская эпоха

В самом начале Большого взрыва был период, который длился не более  10-43 секунды. Данная эпоха названа именно так, потому что параметры ее вещества имели планковские значения: температура 1032 К, а плотность – 1093 г/см3. Сама Вселенная тогда была еще не особо большой, как вы понимаете, поэтому там царили квантовые процессы. Все существующие силы объединялись в одну, а из-за чрезвычайно высокой температуры и плотности младенческий космос был слегка неустойчивым. Это привело к разделению фундаментальных сил. Когда гравитация также отделилась, планковская эпоха закончилась.

Эпоха великого объединения

Вы могли слышать называние этого периода как «эпоха суперсимметрии». Названа она так из-за того, что материя могла переходить во взаимодействие и наоборот. ЭВО началась после окончания планковской эпохи и закончилась где-то около 10-34 секунды от начала времена. Температура и плотность вещества слегка снизились, квантовые процессы ослабли и вступили в силу законы теории относительности.

Еще не все силы разделились, поэтому в то время не существовало массы, цвета и некоторых других физических параметров. Когда ЭВО подошла к концу, слабое и электромагнитное взаимодействие все еще являлись одним целым, а вот сильное отделилось и привело к началу инфляционной эпохи.

Инфляционная эпоха

Инфляционное расширение Вселенной началось сразу после начала Большого взрыва – наверное. Это все еще теория, не забываем. Отцом-основателем космической инфляции стал американский физик и космолог Алан Гут.

Концепция теории инфляции основана на трех положениях:

  • Инфляция неизбежна. Физики-теоретики после долгих лет исследований пришли к выводу, что в ранние периоды жизни Вселенной существовало огромное количество полей, и, хотя бы одно из них должно было привести к инфляции.
  • Инфляция объясняет начальное состояние Вселенной. Она сглаживает углы и упраздняет некоторые вопросы о параметрах Вселенной в начале ее развития.
  • Инфляция подтверждает масштабную инвариантность Вселенной.

Инфляция

Эпоха инфляции, по предположениям, проходила в период с 10-35 по 10-32 секунды. Вселенная начала свое расширение, но в тот момент ее размеры были 10-33 см, а это даже меньше протона, размеры которого составляют 10-13. То есть сама Вселенная в начале своего существования по размерам была меньше протона в таком же соотношении, в котором сам протон меньше Луны. Примерно во столько же раз сегодня Луна меньше обозримой Вселенной.

За доли секунды будущий бескрайний космос увеличился в тысячи раз благодаря инфлантонному полю. Однако инфляция не способна упразднить все неоднородности на квантовом уровне. Из-за того же поля эпоха инфляционное расширение прекратилось в разных частях Вселенной в разное время. Квантовые неоднородности позже стали причиной образования первых звезд. Поэтому если бы инфляция смогла их сгладить, во Вселенной сейчас не было бы абсолютно ничего.

Инфляционная модель имеет один существенный минус – зависимость от недоказанных теорий. Она основана на едином поле, существование которого до сих пор не доказано. Инфляцию невозможно проверить или воспроизвести в лаборатории. Также непонятно, откуда вообще появилась постоянно расширяющаяся и такая раскаленная материя. В этом вопросе у ученых есть три возможных варианта ответа:

  • Инфляция произошла в самом начале Большого взрыва. Это стандартная модель, которой придерживается большинство, и о чем мы говорили выше. Но тогда все еще непонятно, откуда взялась сингулярность.
  • Вселенная появилась из хаоса. Где-то было очень холодно, где-то очень жарко. В одних местах она сжималась, в других расширялась. Тогда инфляция началась в одном из самых горячих и одновременно расширяющихся мест Вселенной. Но тогда неясно, как появился этот самый хаос.
  • Ну, и самый простой вариант – инфляция возникла в каком-то квантовом процессе, в котором удачно появилось нагретое расширяющееся вещество. То есть, Вселенная просто возникла из ниоткуда.

Противники инфляционной модели

Понятное дело, что в теорию инфляции верят не все. Самый знаменитый противник инфляционной модели – британский физик Роджер Пенроуз. Он говорит, инфляция ничего не объясняет, а лишь создает еще больше проблем. По его словам, это похоже на заметание мусора под ковер вместо нормальной уборки. Так, например, во время протекания ЭВО плотность вещества должна была быть неимоверно малой, это делает реальным уровень однородности, но инфляция не может этого объяснить. Искривление пространства снижается при инфляции, но до нее оно могло быть невероятно огромно, что мы бы наблюдали его до сих пор. У инфляции на это ответа тоже нет.