Возникновение Вселенной

Ни один в мире астроном, философ или какой-либо другой ученый (на данный момент) не может дать точное определение слову "Вселенная". Мы изучаем место нашего с вами существования уже много лет, даже столетий; физики-теоретики изо всех сил пытаются раскрыть "тайну Вселенной", делая прорывные открытия в области астрофизики, однако точного ответа на вопрос: "Что такое Вселенная?" — дать пока никто из них не может.

В этой статье мы вам расскажем о Вселенной с самого ее зарождения и нынешнего ее функционирования.

После изобретения человеком телескопа все считали, что Вселенная бесконечна, и существовала она, по всей видимости, всегда в том виде, который мы имеем сейчас, или же была сотворена в определенный момент в прошлом, но опять же в том самом виде. Что интересно, до XX века общий образ мыслей был таков, что никто не предполагал, что Вселенная может расширяться или сжиматься. Отчасти это объясняется склонностью людей верить в вечные истины, а также находить утешение в мысли, что, хотя мы стареем и умираем, Вселенная всегда остается неизменной.

Однако значительно позже, а именно в 1929-м году, один ученый смог полностью опровергнуть эту долговременную гипотезу. Этот ученый — Эдвин Хаббл

(курение вредит вашему здоровью)

Он обнаружил, что в каком бы направлении мы ни посмотрели, далекие звезды стремительно удаляются от нас. Другими словами, Вселенная расширяется. Это означает, что в прошлом небесные тела находились ближе друг к другу. На самом деле складывается впечатление, что примерно 10-20 млрд лет назад все они находились в одной точке пространства.

Наблюдения Хаббла свидетельствовали о том, что был момент, называемый Большим взрывом, когда Вселенная была бесконечна мала и, значит, не могла повлиять на то, что происходит в настоящее время.

Можно сказать, что время началось в момент Большого взрыва — то есть мы не можем определить, что было до него.

Итак, Эдвин Хаббл принес в мир всеми известную гипотезу возникновения Вселенной, этой гипотезой мы пользуемся и по сей день. Однако выдвинуть гипотезу — это дело выполненное лишь наполовину. Нужно же её экспериментально доказать.

На помощь к Хабблу приходят американские ученые-физики Арно Пензиас и Роберт Вильсон.

Они смогли обнаружить удивительное тепловое излучение, происходящее из непонятного источника и равномерно заполняющее все космическое пространство. Странное излучение оказалось его отголоском - почти таким же древним, как сама Вселенная, возникшим на самых ранних этапах ее существования. Именно поэтому русскоязычные ученые называют это излучение реликтовым, в английской литературе чаще употребляется термин "космический микроволновый фон".

Мы ничего не знаем о том, что было до Большого взрыва, произошедшего около 14 млрд лет назад. Однако мы знаем, что началось сразу после: Вселенная, представлявшая собой сгусток раскаленной плазмы, начала быстро расширяться - и параллельно остывать.

Примерно через 400 тысяч лет она расширилась и остыла настолько, что стала "прозрачной" - фотоны перестали непрерывно наталкиваться на другие частицы и стали свободно перемещаться в пространстве. Эти древние кванты света и составляют космический микроволновый фон.

Но обнаружить реликтовое излучение - все равно, что найти древний текст на неизвестном мертвом языке. Чтобы его прочесть, необходимо разобрать загадочные письмена и перевести их - изложить в доступной для понимания форме.

Джеймс Пиблс смог это сделать при помощи языка математики, заложив таким образом основы теоретической космологии. Ему удалось предсказать целый ряд эффектов реликтового излучения, в том числе его роль в формировании галактик. Дальнейшие расчеты помогли подтвердить гипотезы о существовании холодной темной материи (которая не испускает электромагнитного излучения) и темной энергии, которая объясняет всё ускоряющееся расширение Вселенной.

Более поздние наблюдения и данные спутников подтвердили правоту предположений американского физика. Теперь мы знаем, что привычная нам материя - то есть всё, что наука изучала на протяжении тысячелетий - составляет лишь 5% от всей энергии, содержащейся в нашей Вселенной.

На темную материю приходится еще 26%, на темную энергию - 69%. Природу этих загадочных гипотетических компонентов нам еще только предстоит понять.

А что насчет химического состава Вселенной на раннем ее этапе? Было бы глупо утверждать, что все химические элементы разом появились сразу после Большего взрыва. Да и вообще, существовали ли атомы в первые доли секунды существования Вселенной?

В 1948 году Георгий Гамов — наш соотечественник, но в тот момент работавший в США, — изучая происхождение химических элементов и их относительную распространенность, предложил модель ранней горячей Вселенной. Гамов предположил, что расширяющаяся в настоящий момент Вселенная в прошлом была гораздо меньше, а следовательно, гораздо плотнее и горячее. То есть в истории Вселенной существовал период, когда вещество было разогрето до столь высоких температур и в нем присутствовало настолько много фотонов, что эти фотоны разбивали привычную нам материю на элементарные составляющие. Не было ни атомов, ни молекул. Атомы ионизировались. Ядра разрушались до самых простейших составляющих протонов и нейтронов. Таким образом, вещество Вселенной представляло собой простейшую смесь элементарных частиц, поведение и состав которых определяются Стандартной моделью физики элементарных частиц. По мере расширения и остывания Вселенной начал протекать процесс образования из этих элементарных частиц химических элементов таблицы Менделеева. Этот процесс называется первичным нуклеосинтезом. Он протекал примерно в первые мгновения эволюции Вселенной, от нескольких долей секунд до нескольких десятков минут. Протоны и нейтроны сливались с образованием дейтерия (это так называемый "тяжелый водород", является изотопом водорода с атомной масой,равной 2), ядерные реакции с дейтерием приводили к образованию трития (радиоактивный изотоп водорода; атомная масса равна 3) и гелия.

Гелий перегорал в более тяжелые элементы. Дальнейший синтез элементов мог бы идти гораздо эффективнее, если бы в природе существовал стабильный элемент с атомным весом 5, но, поскольку такого элемента не существует, дальнейшее образование более тяжелых элементов таблицы Менделеева протекало с гораздо меньшими скоростями и в гораздо меньших количествах. Самыми тяжелыми элементами, которые в наблюдаемом количестве смогли образоваться в процессе первичного нуклеосинтеза, были литий, бериллий и бор. Еще более тяжелые элементы образовывались уже в количествах, которые были во много миллиардов раз меньше, чем распространенность водорода и гелия.

С гигантского облака холодного молекулярного водорода и гелия, которые образовались после Большего взрыва, начинается рождение звёзд.

Звёзды обретают массу, способную притягивать, то есть уже обладает собственным гравитационным полем. Тяжелые металлы, летающие вокруг звёзд в следствии образуют планеты, которые будут вращаться вокруг своей звезды по четко установленной орбите.

На этом всё, друзья! Мы надеемся, что информация, найденная нами, была полезна для вас. Если возникли, какие-то вопросы, пишите нашему боту. Тут же ответим)