Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия


Leaf Главная arrow Современные теории arrow Современные теории о космосе и жизни arrow Происхождение Вселенной



Происхождение Вселенной PDF Напечатать Е-мейл

Происхождение Вселенной

Свет, исходящий от дальних га­лактик, свидетельствует о том, что они понемногу удаляются от Млечного Пути. Это значит, что Вселенная расширяется, а что бы­ло раньше? Ранее ее протяженность была значительно меньше современной, можно даже выдви­нуть гипотезу о том, что в какой-то момент наша Вселенная представ­ляла собой точку. Какие события послужили толчком для образова­ния такой Вселенной, какой мы воспринимаем ее сегодня?

Точка отсчета

Считается, что формирование Вселенной началось с Большого Взрыва, до этого времени нельзя даже говорить о протяженности и размерах. Не было ничего, кроме точки. В 30-х годах развивается квантовая механика. В это же вре­мя был сформулирован «принцип неопределенности», его автором был лауреат Нобелевской премии физик Вернер Гейзенберг. Суть «принципа неопределенности» сводится к следующему: сопряжен­ные переменные не могут быть одновременно измерены с произ­вольной точностью, т.е. это касает­ся и скорости, и положения какой-либо частицы или тела.

Минимальная длина (одна из сторон протяженности) зарожда­ющейся Вселенной составляла 10-35 м, ее называли «длиной План­ка». Образование такой малой, буквально  микроскопи­ческой Вселенной, знаменует    «точку зеро». На заре об­разования    Все­ленная была на­столько    горя­чей, что мате­рия   не  могла принять     ка­кую-либо оп­ределенную форму,  четы­ре главные си­лы были уни­фицированы. Представим, что  происхо­дит по мере нагревания материи  -  от повышения температуры растет энергия, молекулы  распа­даются па атомы, атомы, в свою оче­редь,  -  на  ядра и электроны. Затем яд­ра распадаются на про­тоны и нейтроны. Ясно, что в очень горячей Все­ленной обычная материя не могла существовать, она при­сутствовала в виде «пара» и ра­диации. Вселенная расширялась и постепенно  начала охлаждаться. Соответственно, четыре силы, су­ществовавшие вместе, начали рас­падаться, первая - сила гравитации, за­тем  ядерная  большая и ядерная слабая сила и, наконец, электро­магнитная сила.

Расширение Вселенной

Наблюдения   за   радио­волнами  свидетельствуют о том, что во всех частях неба существует излучение. Оно представляет собой своего рода косми­ческое эхо Взрыва, который дал толчок образованию Вселенной, в которой мы живем.

Особенность этих радиоволн заключается в том, что время, не­обходимое свету для пересечения всей Вселенной и передачи ин­формации, превышает возраст самой Вселенной. В связи с этим не­удивительно, что излучение, посту­пающее к нам из разных областей космоса, имеет неодинаковые ха­рактеристики - просто разные ко­смические зоны не успели «обме­няться новостями».

Эта  особенность  существовала еще и в те времена, когда Вселенная имела не такую огромную про­тяженность. Древнейшее  излуче­ние подтверждает, что, вне всякого сомнения, существовал обмен ин­формацией, все области космоса отправляли  однородную  инфор­мацию.  Астрофизики  пытались найти  объяснения     почему информация однородная, и многие ученые пришли к выводу, что сразу после зарождения  Вселенная увеличивалась   очень быстрыми темпами — это так называемое «галопирующее расширение». Рас­ширение      Все­ленной   проис­ходило в геометрической прогрессии  - т.е. за один и тот   же   вре­менной пери­од  Вселенная увеличива­лась вдвое, за­тем вчетверо и   так   далее. Этот   период длился недол­го, но в резуль­тате таких быс­трых темпов расширения стерлись сущест­вующие на заре появления Вселен­ной неоднороднос­ти. Существует пред­положение, что вна­чале па уровне различ­ных областей происхо­дил обмен фотонами, но по мере галопирующего расширения   они   слишком удалились друг- от друга для об­мена «посланиями». В настоящее время    расширение    Вселенной происходит не в таком быстром темпе. До начала галопирующего расширения  фотоны  имели  воз­можность пересекать космическое пространство, и оно становилось однородным.

Это вполне приемлемое объяс­нение того факта, что реликтовое космическое излучение настолько однородно. Галопирующее расши­рение происходило при 10-32 се­кундах после Большого Взрыва, т.е. Вселенная увеличивалась вдвое каждые 10-34 секунды. За такой ко­роткий промежуток времени размеры Вселенной увеличились на фактор 2100, т.е. почти в 1030. Спут­ник зафиксировал неболь­шую неоднородность. Этот фено­мен вписывается в рамки кванто­вой теории.

Плотность

Проблема плотности материи также тесно связана с галопирую­щим расширением Вселенной. В соответствии с теорией относи­тельности судьба Вселенной зави­сит от плотности ее материи. Что это значит? Если плотность ниже определенной критической точки, Вселенная будет расширяться по­стоянно, сила притяжения будет не в состоянии сдерживать огромные небесные тела. Если же плотность превышает эту критическую точку, превалировать будет сила притя­жения и соответственно Вселенная прекратит расширение, в результа­те может наступить «Big Crunch» -«Большое сжатие», т.е. коллапс.

Полученные данные говорят о том, что плотность Вселенной в настоящее время близка к крити­ческой точке. Незначительное от­клонение от нее произошло в сто­рону увеличения на уровне 1060. К счастью, это немного.

Появление материи

По мере расширения Вселенной ее температура уменьшалась, и по­степенно начали формироваться частицы, из которых образовалась материя. Появлялись частицы и античастицы, т.е. корпускулы - ос­новные частицы ядра. Частицы и античастицы образовывали фото­ны. Сначала образуются кварки и антикварки, затем протоны и нейтроны. Пока неясно, как именно это произошло, но в определен­ный момент нарушилась совер­шенная симметрия между матери­ей и антиматерией в пользу мате­рии. В принципе частицы и анти­частицы появляются в парах, т.е. не должна преобладать материя или антиматерия.

Образование элементов

Понижение температуры до­стигло такого уровня, при котором стало возможно объединение час­тиц и образование атомов. Этот момент — формирование первых нейтральных атомов — очень ва­жен, так как материя стала про­зрачной для излучения. До этого времени фотоны постоянно стал­кивались с частицами, воздействуя на них. Сначала образовались са­мые простые атомы - атомы водо­рода, - и только потом в ходе ядерных реакций - атомы гелия. Согласно  современным  научным теориям, доисторическая Вселенная содержала исклю­чительно водород и гелий (и сов­сем немного лития). Соотношение было четким - на каждый атом ге­лия приходилось примерно во­семь атомов водорода. В настоя­щее время гелия больше, а также внутри звезд имеются и тяжелые элементы. После образования пер­вых элементов в течение некото­рого времени во Вселенной не происходило ничего нового. Затем по мере расширения Вселенной и понижения температуры материя начала сгущаться - стали образо­вываться звезды и более сложные структуры, которые мы видим в на­стоящее время.

Жанлука Ранцини

<Предыдущая   След.>