Начало вселенной
Статья сделана сообществом ВКонтакте - Перигей | Астрономия
Ссылка на сообщество - мы тут
Это уже 4 статья выложенная на Пикабу, и если вам их приятно и интересно читать, вы можете подписаться на наше сообщество, ведь именно туда статьи выходят в первую очередь
Экскурс - Данная статья не является научной диссертацией, и имеет много пропусков научных терминов и упрощений. Статья предназначена для легкого, быстрого прочтения, и с исходом понимания - Рождение вселенной. Всем приятного чтения.
Начало вселенной
Большинство людей слышали, что вселенная зародилась благодаря такому событию, как «большой взрыв». Но какие ассоциации у вас возникают, когда вы слышите про него? Взрыв? Большой взрыв? Именно. Даже смотря комментарии под предыдущими статьями я вижу, что люди не понимают, а что из себя представляет теория «большого взрыва». Именно поэтому, в этой статье мы разберем, а что из себя это представляет, и как же все таки «родилась» наша вселенная.
Что такое большой взрыв?
Большой взрыв - общепринятая космологическая теория, которая объясняет развитие вселенной, и начало расширение вселенной.
Для понимания теории большого взрыва, вам надо принять то, что вселенная бесконечна. А чтобы ответить на вопрос: «Что же такое большой взрыв?», надо отойти немного от него.
Благодаря таким космическим телескопам как Хаббл, мы можем представить, какой была вселенная раньше, и выводы немного удивляют.
Слева — спустя миллиард лет после Большого Взрыва. Справа — наше время.
В этой упрощенной модели, точки это какие-то объекты, а зеленый круг — горизонт частиц, или же горизонт Хаббла (Радиус, после которого невозможно увидеть что либо, из-за расширения вселенной).
При этом, рамка в которой все находится одних и тех же размеров, это не какой либо масштаб. Раньше объекты были более близки друг к другу. Вселенная была более плотной. Именно это и поможет понять, что же из себя представляет «Большой взрыв».
Это не означает, что раньше вселенная была одной точкой меньше атома, а потом начала резко расширятся. Нет, Это означает, что вселенная раньше была в состоянии сингулярности. То есть, все во вселенной было бесконечно скукожено, и сжато, но при этом ее размер был такой же бесконечный.
Вселенная всегда была бесконечной, и получается эта точка сингулярности, тоже была бесконечна. Вселенная не расширялась из одной точки, а начала расширятся везде, и одновременно.
Понимаю, это трудно понять, но у вселенной нет какой либо точки из которой все началось, откуда идет расширение — она расширяется везде.
Чем была вселенная до большого взрыва?
Но, раньше не было ни звезд, ни планет, и даже астероидов не наблюдалось. Тогда, что начинало расширятся после большого взрыва? Сейчас объясним.
Почти сразу же, после большого взрыва ее температура была — сто миллиардов градусов. Материя при такой температуре, является чем-то странным.
Температура звезд начинается с отметки около 5000 градусов. При такой температуре, материя находится в состоянии плазмы — когда с орбит привычных нам атомов слетают электроны, атомы и молекулы становятся ионами. Но при температуре в 100 миллиардов градусов, появляется кварк-глюонная плазма — когда уже и ядра атомов разваливаются на протоны и нейтроны, а они же выпускают кварки и глюоны.
Это состояние первобытной энергии, в неизвестной нам форме, в котором и находилась вселенная.
Что такое расширение?
А что же такое расширение вселенной?
Ведь расширение в представление обывателей, это когда человек начинает много есть и увеличивается в размере становясь шире, или когда кто-то делает снеговика и катает снежок в огромный шар. Но, вселенское расширение происходит не так.
Расширение вселенной в упрощенном виде, выглядит как добавление пространства между объектами. Каждую секунду между двумя галактиками, или скоплениями галактик добавляется определенное кол-во пространства.
Для того, что бы лучше это понять, нам нужен мысленный эксперимент.
Представьте себе, что существует отель с бесконечным количеством номеров в нем, но при этом все комнаты заняты. Но, вам нужно поселить еще одного человека. И что же нам нужно тогда сделать? Мы просто переселяем каждого постояльца на номер вперед, тем самым освобождая самую первую комнату. Так и во вселенной.
Именно из-за этого появляются такие вещи как видимая вселенная. Потому, что чем больше расстояния между объектами, тем больше между ними добавляется пространства. В итоге, в конечном итоге добавляется в секунду, например, уже 301000 километров пространства, когда свет от объекта летит со скоростью 300000 км/с . Свет просто не успевает пролететь это расстояние, и не сможет достичь нас.
Но означает ли это, что мы тоже расширяемся? Органы внутри нас? Луна от Земли? А Земля от Солнца?
Нет. Единственная вещь которая может препятствовать расширению, это гравитация. Именно поэтому в масштабах звездных систем, скоплений и галактик нет расширения. Они слишком сильно притягивают друг друга, тем самым побеждая темную энергию, которая и способствует расширению. Пока что.
Проблемы теории «Большого взрыва»
Я, и никто другой не утверждает, что эта теория верна. Ведь в теории большого взрыва, очень много пробелов и проблем, которые ставят под сомнения всю теорию.
Например, то что описано выше лишь одна из попыток вернуть теорию в русло, потому, что если представить, что вселенная и правда была одной маленькой точкой, то вся известная модель вселенной просто ломается. Это и называется Проблема начальной сингулярности.
Так же, если представить, что вселенная правда бесконечная возникает странная вещь. Представьте себе. В одном кубометре космоса есть конечное число частиц, которое может существовать в этом регионе, и у этих частиц может быть конечное число конфигураций с учетом их спина, заряда, положения, скорости и т. д.
Подсчитав, мы узнаем что это число должно быть десять в десятой в семидесятой степени. Это настолько большое число, что его нельзя записать всеми карандашами во Вселенной.
В наблюдаемой Вселенной есть только 10^80 частиц. И этого намного меньше, чем возможных конфигураций материи в одном кубометре. Если Вселенная бесконечна, то удаляясь от Земли вы найдете место с точным дубликатом нашего кубометра космоса. И чем дальше, тем больше совпадений.
Однажды, вы начнете проходить по местам, которые будут выглядеть знакомыми все больше и больше, вы в конечном итоге дойдете до места, где найдете себя. А найти копию себя — это, пожалуй, самое странное, что может произойти в бесконечной Вселенной.
Другие теории возникновения вселенной
Теория стационарной Вселенной
Британскому астрофизику Фреду Хойлу выдвинул теорию, что пространство может расширяться в течение неопределенного времени, сохраняя равномерную плотность, если постоянно будет появляться новая материя в процессе спонтанной генерации. Теория стационарной Вселенной была предложена в 1948 году Германом Бонди, Томасом Голдом и Фредом Хойлом. Она вышла из идеального космологического принципа, который гласит, что вселенная выглядит по существу одинаково в каждой точке в любое время . С философской точки зрения он привлекателен, поскольку тогда у вселенной нет начала и конца.
Столкнувшись с указаниями на то, что Вселенная расширялась, ее сторонники предположили, что во вселенной постоянно рождается новая материя, в постоянном, но умеренном темпе — несколько атомов на кубический километр в год. Наблюдения квазаров в далеких галактиках, которых в наших звездных окрестностях не существует, охладили энтузиазм теоретиков, и ее окончательно развенчали, когда ученые обнаружили космическое фоновое излучение. По иронии судьбы, он также был одним из создателей термина «большой взрыв».
Холодный Большой Взрыв и сжимающаяся Вселенная
Стандартная модель Большого Взрыва говорит, что после того, как вся материя взорвалась из сингулярности, она раздулась в горячую и плотную Вселенную и начала медленно остывать в течение миллиардов лет. Но эта сингулярность создает ряд проблем, когда ее пытаются впихнуть в общую теорию относительности и квантовую механику, поэтому космолог Криштоф Веттерих из Университета Гейдельберга предположил, что Вселенная могла начаться с холодного и огромного пустого пространства, которое становится активным лишь потому, что сжимается, а не расширяется в соответствии со стандартной моделью. В этой модели, красное смещение, наблюдаемое астрономами, может быть вызвано увеличением массы вселенной по мере сжатия. Свет, излученный атомами, определяется массой частиц, больше энергии проявляется по мере движения света в голубую часть спектра и меньше — в красную. Главная проблема теории Веттериха в том, что ее невозможно подтвердить измерениями, поскольку мы сравниваем лишь отношения различных масс, а не сами массы. Один физик высмеял теорию, сравнив с утверждением, что не Вселенная расширяется, а линейка, которой мы ее измеряем, сжимается. Веттерих говорил, что не считает свою теорию заменой Большому Взрыву, он лишь отмечал, что она соотносится со всеми известными наблюдениями Вселенной и может быть более «естественным» объяснением.
На самом деле, всю теории Большого взрыва описать в одной статье просто невозможно, так как она представляет из себя огромное кол-во математических формул, понятий, и пробелов. Эта тема настолько обширная, что для полного понимания придется посвятить этому долгие месяцы.
Но мы старались сделать это все как можно понятнее и доходчивее, надеюсь вы оцените.
Всем спасибо, и до скорого.
