Галактика, що має вік близько 480 мільйонів років і область охоплення Хаббла при дослідженні глибоко у Всесвіті (space.com)
Наша Всесвіт народився близько 13.7 мільярдів років тому. Практично всі фізики і космологи в даний час приймають теорію великого Вибуху як модель того, що відбувалося на самому ранньому етапі її освіти. У неї є чимало підтверджень. Наприклад, Всесвіт розширюється до сих пір, причому з прискоренням, а з часів Великого Вибуху в космосі залишилося реліктове випромінювання . І ми поки не бачили об'єктів, старіших, ніж 13.7 мільярдів років.
«Все це робить теорію Великого вибуху дуже надійною, - говорить Олексій Філіппенко , Фізик з Університету Каліфорнії в Берклі . - Це неймовірно успішна теорія ».
Класична теорія Великого вибуху вказує на початковий момент часу як на сингулярність. В якійсь точці існувала матерія з нескінченної щільністю і температурою. Але все не так просто, тому що це сингулярне стан потрібно розглядати з точки зору теорії гравітації Ейнштейна . Нам поки цього не зрозуміти. Вчені вважають, що нам підвладне для осмислення час, починаючи приблизно з моменту через одну мільярдну мільярдних мільярдних часток секунди. У цей час Всесвіт розширювалася зі швидкістю більше швидкості світла.
Хронологія Всесвіту згідно інфляційної моделі (space.com)
Ця модель, яка називається інфляційної , На перший погляд знаходиться в протиріччі зі спеціальною теорією відносності. Адже ніяка інформація або матерія не може переміщатися між двома точками простору зі швидкістю, більшою за швидкість світла. Але під час Великого вибуху переміщалася сам простір.
У цій швидко розширюється Всесвіту було мало матерії, зате багато темної енергії . Але поступово ця темна енергія перетворилася в матерію в ході нагрівання. Під час розширення Всесвіт охолола, а після його закінчення повернулася до високої температури в ході перетворення темної енергії в матерію.
Інфляційна модель має багато прихильників, замінивши теорію гарячого Всесвіту на посаді стандартної космологічної моделі. Але вчені постійно пропонують нові моделі, намагаючись поліпшити, виправити або замінити стару. До таких спроб належить, наприклад, екпіротіческая теорія . Ця теорія заглядає навіть далі Великого вибуху. Відповідно до неї, розширення почалося не з однієї сингулярной точки, але з області простору, в яку стиснулася інша Всесвіт. Якщо ця теорія вірна, то Всесвіт постійно зазнає такі стиснення і розширення.
Циклічна модель, пов'язана з екпіротіческой гіпотезою, стверджує, що наш Всесвіт має 11 вимірювань, з яких нам доступні лише 4. Крім нашої чотиривимірний Всесвіті існують і інші, що рухаються в 11 вимірах. Їх зіткнення і призводять до розширення або стиску.
Однак, протистояння цих двох моделей незабаром має закінчитися. За словами Філіпенко, інфляційна модель стверджує існування більш потужних гравітаційних хвиль . Так що залишилося лише знайти ці викривлення простору-часу. Зараз цим займається зонд Planck Європейського космічного агентства.
На думку вчених, до Великого вибуху не тільки не було звичайної матерії, а й чотирьох фундаментальних взаємодій. Замість цього існувала одна сила, яка об'єднує їх властивості. Але з початком розширення сильна взаємодія відокремилося, а незабаром його приклад наслідували слабке і електромагнітне. Через 1 мікросекунду початкова плазма охолола достатньо, щоб з'явилися перші протони і нейтрони. Через три хвилини почався синтез, в ході якого спочатку з'явився дейтерій, а потім гелій-4.
Всі ці атоми були позитивно заряджені, так як температура Всесвіту все ще була занадто велика для захоплення електронів. Ситуація змінилася через 380000 років після Великого вибуху. почався процес рекомбінації . Всесвіт стала проникною для світла, так як він набагато сильніше розсіюється електронами і протонами, ніж нейтральними атомами. З цього моменту з'являється реліктове випромінювання.
Фотокластер віком близько 1 мільярда років (space.com)
Всесвіт все ще була темна, і тільки через 300 мільйонів років після Великого вибуху з'явилися перші зірки. Вони почали зворотний процес : Потужне випромінювання руйнувало атоми на протони й електрони. Але Всесвіт вже була досить великою, так що розсіювання світла протонами і нейтронами - занадто рідкісне явище, щоб зробити Всесвіт непроникною для світла.
Якщо питання про те, що відбувалося в перші частки секунди після Великого вибуху залишається невирішеним остаточно, доля Всесвіту до нього прямо-таки оповита таємницею. Для більшості космологів, правда, таке питання не може бути поставлений зовсім. Якщо Всесвіт утворився з нічого, з сингулярної точки, то і час почалося лише в момент Великого вибуху. До нього нічого не було.
Але поки остаточну крапку в космологічних суперечках не поставлена, не можна скидати з рахунків теорії, які передбачають щось і до Великого вибуху. Один із прикладів такої теорії - циклічна модель. Крім того, можна припустити, що до вибуху існувало порожній простір, а Всесвіту дала початку квантова флуктуація. Невелика добавка енергії в порожнечу могла привести до утворення нашого Всесвіту. «Я вважаю, що час нашого Всесвіту почалося в момент Великого вибуху, але разом з тим вважаю, що сама наша Всесвіт - результат флуктуації в попередньої Всесвіту», - каже Філіпенко.
Фізики невпинно працюють над новими і старими космологическими моделями, намагаючись заглибитися все далі і підібратися все ближче до моменту Великого вибуху або побачити те, що ми знаємо, точніше. Але чи зможемо ми коли-небудь з упевненістю сказати, що все сталося так, а не інакше?
Реліктове випромінювання на всьому небі (space.com)
Це непросте питання, особливо при роботі з подією, що мали місце 13.7 мільярда років тому. Але ж всього століття тому люди майже нічого не знали про народження Всесвіту, не знали квантової механіки і теорії відносності. Чи не знали ми і про розширення Всесвіту. Тепер нам все це відомо, і розвиток науки не вповільнюється. Залишається тільки чекати, коли ми остаточно розберемося що було під час і до Великого вибуху.
Але чи зможемо ми коли-небудь з упевненістю сказати, що все сталося так, а не інакше?
