Какой была наша вселенная до большого взрыва?

Хронология событий в теории Большого Взрыва

Основываясь на знаниях о нынешнем состоянии Вселенной, ученые предполагают, что все должно было начаться с единственной точки с бесконечной плотностью и конечным временем, которые начали расширяться. После первоначального расширения, как гласит теория, Вселенная прошла фазу охлаждения, которая позволила появиться субатомным частицам и позже простым атомам. Гигантские облака этих древних элементов позже, благодаря гравитации, начали образовывать звезды и галактики.

Все это, по догадкам ученых, началось около 13,8 миллиарда лет назад, и поэтому эта отправная точка считается возрастом Вселенной. Путем исследования различных теоретических принципов, проведения экспериментов с привлечением ускорителей частиц и высокоэнергетических состояний, а также путем проведения астрономических исследований дальних уголков Вселенной ученые вывели и предложили хронологию событий, которые начались с Большого взрыва и привели Вселенную в конечном итоге к тому состоянию космической эволюции, которое имеет место быть сейчас.

Ученые считают, что самые ранние периоды зарождения Вселенной — продлившиеся от 10-43 до 10-11 секунды после Большого взрыва, — по прежнему являются предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время, то очень сложно понять, каким же образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной. Кроме того, экспериментов с использованием тех возможных видов энергий, которые могли присутствовать в то время, до сих пор не проводилось. Как бы там ни было, многие теории о возникновении Вселенной в конечном итоге согласны с тем, что в какой-то период времени имелась отправная точка, с которой все началось.

Эйнштейн удивился

Конечно, пример с надувным шариком — всего лишь аналогия с реально существующим трехмерным пространством. Подобных областей нет во Вселенной. Однако и трехмерное пространство способно «растягиваться» — это вытекает из общей теории относительности Эйнштейна.

Решая уравнения, описывающие в самом общем виде поведение материи во Вселенной (задолго до открытий Э. Хаббла), сам создатель теории обнаружил, что Вселенная может оказаться нестабильной — постоянно меняющейся.

Удивившись и не поверив в такую возможность, Эйнштейн ввел в свои уравнения произвольный член, который как бы обеспечивал «устойчивость» мироздания — на бумаге, а не в действительности.

А русский астрофизик и математик А. Фридман спустя несколько лет получил решение без этой величины и пришел к выводу, что Вселенная просто обязана либо расширяться, либо сжиматься. Что и происходит на самом деле.

Однако хоть мы и видим, как далекие галактики «разбегаются», это вовсе не означает, что мы находимся в центре расширяющейся Вселенной; с тем же успехом любую точку на поверхности раздувающегося воздушного шара можно считать ее центром. Таким образом, Вселенная просто увеличивается в размере.

Что было до появления Вселенной

Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся Вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва, один из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился Большой взрыв?

Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный пытался понять природу Бога до сотворения Вселенной. И знаете, к чему он пришел? Время было частью Божьего творения и просто не было никакого «до».

Один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пришел практически к таким же выводам в разработке своей теории относительности

Достаточно обратить внимание на влияние массы на время. Гигантская масса планеты искажает время, заставляя его течь медленнее для человека на поверхности, нежели для космонавта на орбите

Разница слишком мала, чтобы быть очевидной, но на самом деле человек, стоящий у большого камня, стареет медленнее, чем тот, кто стоит в поле. Но чтобы стать моложе на секунду, понадобится миллиард лет. Сингулярность до большого взрыва обладала всей массой вселенной, что, фактически, ставило время в тупик.

По теории относительности Эйнштейна, время появилось на свет ровно в тот момент, когда сингулярность начала расширяться и вышла за пределы сжатой бесконечности. Спустя десятилетия после смерти Эйнштейна развитие квантовой физики и множество новых теорий возобновили споры о природе Вселенной до Большого взрыва. Давайте посмотрим.

Браны, циклы и другие идеи
«А Бог плюнул, ушел и хлопнул дверью,
Мы были за ним — а дверей уже нет».
А. Непомнящий

Что если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва: космический микроволновый фон.

Впервые астрономы зафиксировали реликтовое излучение в 1965 году, и оно породило определенные проблемы в теории большого взрыва — проблемы, которые заставили ученых ненадолго (до 1981 года) заморочиться и вывести инфляционную теорию. Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.

Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать»(!)

В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве Мультивселенных.

Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.

Другие ученые считают, что в основе формирования сингулярности лежит цикл под названием «большой скачок», в результате которого расширяющаяся вселенная в итоге коллапсирует сама в себя, порождая другую сингулярность, которая, опять же, порождает другой большой взрыв. Этот процесс будет вечным, и все сингулярности и все схлопывания не будут представлять собой ничего другого, кроме как переход в другую фазу существования Вселенной.

Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.

Что было до Большого взрыва? Вопрос остается открытым. Может быть, ничего. Может, другая Вселенная или другая версия нашей. Может, океан Вселенных, в каждой из которых — свой набор законов и констант, диктующих природу физической реальности.

published on
according to the materials

Что происходит с энтропией

Помимо этого, важно понимать, что энтропия, или неупорядоченность, со временем могут лишь увеличиваться – тот же песчаный замок рано или поздно и без посторонней помощи снова распадется на множество песчинок. Более того, как указывает Кэрролл, наше наблюдение за временем напрямую взаимосвязано с уровнем энтропии с самого появления Вселенной

При этом саму энтропию можно рассматривать как некое времязависимое физическое свойство, обладающее только одним направлением хода – в будущее.

Итак, энтропия, согласно законам физики, может только возрастать, однако нынешний ее уровень во Вселенной очень низок. По мнению Кэрролла, это может означать лишь одно: ранняя Вселенная обладала еще меньшим ее уровнем, то есть Вселенная должна была быть еще более организованной и упорядоченной. А это, в свою очередь, может наталкивать на мысль о том, что же было с нашей Вселенной собственно до самого Большого взрыва.

Если даже отбросить в сторону энтропию, то перед нами останутся и другие не менее важные аспекты, которые необходимо каким-то образом подстроить под нашу нынешнюю Вселенную, в которой мы живем. Более того, в некоторых случаях низкий уровень энтропии кажется менее значимым, чем в других. Поэтому попытаемся рассмотреть три наиболее популярных предположения о том, что могло происходить со Вселенной до Большого взрыва.

Что происходит

  • Ряд открытий, сделанных космическим телескопом «Спектр-РГ», подтверждают теорию создания Вселенной в результате Большого взрыва, сообщил ученый секретарь Института космических исследований Андрей Садовский.
  • Одним из таких открытий стало обнаружение очень далекого квазара (сверхмассивной черной дыры в центре галактики, которая испускает много энергии), который образовывался на ранних стадиях формирования Вселенной.
  • Теория Большого взрыва — наиболее проработанная учеными космологическая модель создания мира, которая объясняет рождение Вселенной из сингулярности — точки с минимальным размером и бесконечной плотностью и температурой. Считается, что расширение Вселенной в результате Большого взрыва случилось примерно 13 млрд лет назад.
  • Орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» была запущена в 2019 году с космодрома Байконур. Это проект Федеральной космической программы России с участием Германии. Основной его целью является построение полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне.

Индустрия 4.0

Не только «Хаббл»: космические телескопы настоящего и будущего

Инфляция

BICEP2

  • есть уважительные причины считать, что она может быть верной, и
  • на сегодня никто не может доказать, что она неверна.

не было похоже на взрыв

Что послужило причиной безумной скорости инфляции?

  • «тёмной энергией» (но это не энергия, это определённая комбинация энергии и отрицательного давления), или
  • «космологическая константа» ( ошибка Эйнштейна; к счастью, это не константа, или Вселенная испытывала бы инфляцию вечно), или
  • «тёмное гладкое растяжение» (что верно, но звучит неуклюже и ничего не объясняет).

Рис. 1: совершенно необоснованная догадка по поводу того, как мог выглядеть один участок Вселенной перед началом инфляции. В сером участке по какой-то неизвестной причине содержится огромное количество тёмной энергии. Внутри серого участка я нарисовал несколько объектов, обозначенных зелёными и красными точками. Что находится вне серого региона, я понятия не имею, но в итоге это и не будет иметь значения.

Откуда взялось это огромное количество тёмной энергии?

Рис. 2: тёмная энергия заставляет серый участок расширяться. Объекты в сером участке (зелёные и красные точки) разносятся в стороны с расширением пространства, содержащего тёмную энергию, которое становится всё более объёмным, при этом не двигаясь за пределы серого участка.

Почему скорость расширения не замедляется, если расширение разрежает тёмную энергию?

Рис. 3: поскольку тёмная энергия, в отличие от обычных материалов, не становится более разреженной по мере расширения пространства, и её плотность остаётся постоянной, серый участок продолжает расширяться. К этому времени все зелёные и красные точки, кроме одной, скрылись из виду. Какой бы ни была температура расширяющегося участка вначале, он становится очень холодным (максимально холодным, насколько это допускают условия).

Не нарушает ли это теорию относительности Эйнштейна?

Рис. 4: суть эпохи инфляции. К этому моменту инфляция разнесла все объекты, существовавшие в сером участке на рис. 1 (красные и зелёные точки) на чрезвычайно большие расстояния друг от друга. Серый участок расширился до непостижимо огромного размера, стал ужасно пустым и холодным. А расширение может продолжаться и продолжаться в несколько этапов. Первоначальные догадки, показанные на рис. 1 и рис. 2, уже совершенно не связаны со свойствами этого участка Вселенной; если бы мы начали сильно отличной догадки на рис. 1 и 2, мы всё равно бы получили тот же самый рис. 4.

Что случилось, когда инфляция остановилась?

Рис. 6: по окончанию инфляции тёмная энергия, заполнявшая ранее расширявшийся участок, превращается в энергию движения и энергию массы частиц, появляющихся в огромных количествах, что делает Вселенную очень горячей. Чем больше тёмной энергии в единице объёма было во время инфляции, тем горячее Вселенная может стать после того, как разогреется. Крупный участок, распространяющийся гораздо дальше, чем показано, включающий то, что станет нашей наблюдаемой частью Вселенной, заполняется почти однородным горячим плотным супом из частиц. С этого момента Вселенная расширяется дальше, но гораздо медленнее, чем во время инфляции, и постепенно остывает.

Мнения ученых об эпохе до Большого взрыва

Однако Ничто нельзя потрогать, к нему не применимы обычные законы, а значит, либо домысливать и выстраивать теории, либо попытаться создать условия, близкие к тем, в результате которых произошел Большой взрыв, и убедиться в правильности своих предположений. В специальных камерах, из которых были удалены частицы вещества, понизили температуру, приблизив к условиям космоса. Результаты наблюдений дали косвенные подтверждения научным теориям: ученые изучали среду, в которой теоретически мог возникнуть Большой взрыв, но назвать эту среду «Ничто» оказалось не совсем корректно. Происходящие мини-взрывы могли бы привести к более масштабному взрыву, породившему Вселенную.

Цифровая симуляция

Представьте себе такой вариант будущего — люди не вымирают вследствие
тех или иных причин, а создают суперцивилизацию, обладающую невообразимыми по
нынешним временам технологиями. В какой-то момент они решают запустить
компьютерную симуляцию Вселенной, чтобы лучше понять её. Это может быть и
множество подобных процессов — со слегка изменёнными начальными условиями в
каждом из них. Шведский философ Ник Бостром считает, что в этом случае мы почти
наверняка окажемся в искусственно созданной Вселенной — по той причине, что
количество возможных симуляций превышает число реальных Вселенных в такое
немыслимое количество раз, что шансы оказаться в бытие классического типа
практически равны нулю. Эта теория имеет множество сторонников, в том числе, по
некоторым данным, и Илона Маска.

Параллельная Вселенная существует?

Шесть лет назад в ходе эксперимента в Антарктике, исследователи обнаружили странные частицы, которые могут свидетельствовать о существовании параллельной реальности. В течение месяца авторы работы, опубликованной в журнале Physics, наблюдали за гигантским воздушным шаром, который нес набор антенн, плывущих высоко надо льдом, сканируя более миллиона квадратных километров замерзшего ландшафта в поисках признаков высокоэнергетических частиц, прибывающих из космоса. Когда воздушный шар вернулся на Землю после первого полета, в собранных данных не было ничего, за исключением странной вспышки фонового шума. Та же история произошла и после второго полета более чем через год.

Как думаете, может быть это мы с вами живем в «неправильной» Вселенной?

Однако во время третьего запуска исследователи решили еще раз просмотреть ранее полученные данные и особенно те сигналы, которые были определены как шум. При более тщательном рассмотрении один из сигналов оказался сигнатурой высокоэнергетической частицы – нейтрино. Но это казалось невозможным и явно было не тем, что искали специалисты, так как вместо того чтобы падать сверху, эта частица вырывалась из-под земли. Подробнее о том, как ученым удалось обнаружить эти призрачные частицы в недрах нашей планеты читайте в нашем материале.

Важно понимать, что с момента этого удивительного открытия были выдвинуты всевозможные предположения, чтобы объяснить существование загадочных частиц, но все они были исключены. А вот оставшаяся гипотеза и правда шокирует, так как объяснением является существование перевернутой вверх дном вселенной, которая родилась в момент Большого Взрыва – как и наша Вселенная – и существуют параллельно с ней

В этом зеркальном мире все положительное – это отрицательное, левое – правое, а время бежит вспять. По сути, физики полагают, что «другая» Вселенная создана из антивещества и расширяется в противоположном (по шкале времени) от точки Большого взрыва направлении. Согласитесь, это явно самая умопомрачительная идея, с которой вам довелось познакомиться, к тому же, она может оказаться правдой.

Конечно, это не идет ни в какое сравнение с моей любимой гипотезой времени, которую придумал знаменитый писатель-фантаст Курт Воннегут в романе «Бойня номер пять или крестовый поход детей». Согласно сюжету главного героя Билли Пилигримма похищают инопланетяне с планеты Тральфамадор, которые в отличие от нас с вами способны видеть сразу всю стрелу времени и могут перемещаться по ней как хотят. Так или иначе, наша Вселенная очень странная и чтобы понять, как все устроено и существуют ли параллельные миры нам понадобится еще много времени.

Существует ли время?

В 2016 году две разные группы физиков изучали течение времени во Вселенной и предположили, что Большой взрыв, произошедший примерно 14 миллиардов лет назад, помимо нашей Вселенной, мог породить зеркальную вселенную, в которой время движется в противоположном направлении: назад, а не вперед. В принципе, если внимательно посмотреть на зеркальную вселенную, то можно увидеть, что время движется из будущего в прошлое с той же скоростью. Однако с точки зрения этой вселенной все выглядело бы так, словно это наше время движется назад, а не вперед. Но что нам известно о времени? Физики десятилетиями бьются над тем фактом, что ни один из фундаментальных законов Вселенной не утверждает, что время обязательно должно двигаться вперед.

Говоря простыми словами, несмотря на то, что каждый момент времени в котором мы находимся несет нас вперед, на самом деле времени – по крайней мере как описывают его законы физики и уравнения – все равно в какую сторону двигаться. В 1927 году британский астрофизик Артур Эддингтон предположил, что существует «стрела времени», которая действует как фундаментальное свойство области физики, называемой термодинамикой. Согласно второму закону термодинамики в любой изолированной системе — такой как Вселенная — энтропия (или беспорядок) должна увеличиваться. По этой причине – независимо от того, движется ли стрела времени назад или вперед – Вселенная всегда будет двигаться к более высокому состоянию энтропии.

Не исключено, что Большой взрыв породил не одну, а сразу две Вселенные

Наша версия Вселенной и ее термодинамической стрелы времени заключается в том, что когда произошел Большой Взрыв, Вселенная возникла как новое, цельное яйцо с низкой энтропией. Довольно скоро это «яйцо» было разбито и перемешано почти до неузнаваемости, что заставило все вокруг прийти в хаотичное, высокоэнтропийное состояние. Проблема с этим предположением заключается в том, что оно не допускает обратного движения времени, которое допускают фундаментальные законы физики. Таким образом, разбитое яйцо невозможно снова собрать в единое целое, а молоко, которое вы налили утром в кофе не отделить от этого ароматного напитка. Но о чем это говорит?

Как пишет , мы определяем будущее как то направление времени, в котором энтропия возрастает. Изучая движение далеких галактик, мы можем предсказать будущее развитие космоса. При этом мы можем как бы отмотать время назад и приблизиться к Большому взрыву – моменту, когда во Вселенной было гораздо меньше энтропии. Но стоит сделать это, как мы неизбежно столкнемся с космической головоломкой: действительно ли Большой взрыв был началом времен? И если да, то почему у этого события такая низкая энтропия? Как видите, это целый ряд невероятно интересных вопросов, ответы на которые ученым только предстоит найти. Но как физики пришли к выводу о том, что зеркальная вселенная существует?

Прием

Изначально теория большого взрыва получила неоднозначные отзывы, получив 59% «гнилых» оценок на сайте агрегатора обзоров Rotten Tomatoes , основанном на 29 обзорах, при этом критика единодушно гласила: « Теория большого взрыва приносит новый класс персонажей на массовое телевидение, но большая часть комедии кажется шаблонной и жесткой ». Он также получил 57-балльную оценку на агрегаторе отзывов Metacritic , что указывает на «смешанные или средние отзывы» на основе 23 отзывов.

Том Шейлз из Washington Post дал положительный отзыв о сериале, заявив, что « Большой взрыв — самый смешной новый ситком сезона». Роберт Бьянко из USA Today также дал положительный отзыв о шоу, сказав: «Возможно, это не тот прорыв ситкома, на который мы все надеялись, но Лорре выпустил первый эпизод, который заставляет вас попробовать второй».

Дэвид Бианкулли из New York Daily News раскритиковал диалог, особенно когда персонажи мужского пола объясняют анекдоты, написав, что «люди, настраивающиеся на Big Bang, могут не все быть членами Mensa , но и не все они будут идиотами», — Генри Голдблатт из Entertainment Weekly раскритиковал предпосылку и сюжет ранних эпизодов, написав, что «назвать это ситкомом с одной шуткой было бы преувеличением», а Тим Гудман из San Francisco Chronicle раскритиковал стереотипы, представленные в персонажах, и написал, что «здесь написано. это так дебильно, а ситуации такие вынужденные и приземленные ».

Откуда появилась Вселенная?

Если Вселенная возникла из космологической сингулярности, то откуда взялась сама сингулярность? На данный вопрос дать точный ответ, пока, невозможно. Рассмотрим некоторые космологические модели, затрагивающие «рождение Вселенной».

Циклические модели

Данные модели строятся на утверждении, что Вселенная существовала всегда и со временем лишь меняется ее состояние, переходя от расширения к сжатию – и обратно.

Модель Стейнхардта-Турока. Данная модель строится на теории струн (М-теории), так как использует такой объект как «брана». Согласно этой модели видимая Вселенная располагается внутри 3-бране, которая периодически, раз в несколько триллионов лет, сталкивается с другой 3-браной, что вызывает подобие Большого Взрыва. Далее наша 3-брана начинает отдаляться от другой и расширяться. В какой-то момент доля темной энергии получает первенство и скорость расширения 3-браны растет. Колоссальное расширение рассеивает вещество и излучение настолько, что мир становится почти однородным и пустым. В конце концов происходит повторное столкновение 3-бран, в результате чего наша возвращается к начальной фазе своего цикла, вновь зарождая нашу «Вселенную».

Моделирование бран

  • Теория Лориса Баума и Пола Фрэмптона также гласит о цикличности Вселенной. Согласно их теории последняя после Большого Взрыва будет расширяться за счет темной энергии до тех пор, пока не приблизится к моменту «распада» самого пространства-времени – Большой Разрыв. Как известно, в «замкнутой системе энтропия не убывает» (второе начало термодинамики). Из этого утверждения следует, что Вселенная не может вернуться к исходному состоянию, так как во время такого процесса энтропия должна убывать. Однако эта проблема решается рамках данной теории. Согласно теории Баума и Фрэмптона за миг до Большого Разрыва Вселенная распадается на множество «лоскутов», каждый из которых обладает довольно малым значением энтропии. Испытывая ряд фазовых переходов, данные «лоскуты» бывшей Вселенной порождают материю и развиваются аналогично первоначальной Вселенной. Эти новые миры не взаимодействуют друг с другом, так как разлетаются со скоростью больше скорости света. Таким образом, ученые избежали и космологической сингулярности, с которой начинается рождение Вселенной согласно большинству космологических теорий. То есть в момент конца своего цикла Вселенная распадается на множество других невзаимодействующих миров, которые станут новыми вселенными.
  • Конформная циклическая космология – циклическая модель Роджера Пенроуза и Ваагна Гурзадяна. Согласно данной модели Вселенная способна перейти в новый цикл, не нарушая второе начало термодинамики. Данная теория опирается на предположение, что черные дыры уничтожают поглощенную информацию, что неким образом «законно» понижает энтропию Вселенной. Тогда каждый такой цикл существования Вселенной начинается с подобия Большого Взрыва и заканчивается сингулярностью.

Инфографика конформной циклической космологии

Другие модели возникновения Вселенной

Среди других гипотез, объясняющих появление видимой Вселенной наиболее популярны две следующие:

  • Хаотическая теория инфляции — теория Андрея Линде. Согласно данной теории существует некоторое скалярное поле, которое неоднородно во всем своем объеме. То есть в различных областях вселенной скалярное поле имеет разное значение. Тогда в областях, где поле слабое – ничего не происходит, в то время как области с сильных полем начинают расширяться (инфляция) за счет его энергии, образуя при этом новые вселенные. Такой сценарий подразумевает существование множества миров, возникших неодновременно и имеющих свой набор элементарных частиц, а, следовательно, и законов природы.
  • Теория Ли Смолина – предполагает, что Большой Взрыв не является началом существования Вселенной, а – лишь фазовым переходом между двумя ее состояниями. Так как до Большого Взрыва Вселенная существовала в форме космологической сингулярности, близкой по своей природе к сингулярности черной дыры, Смолин предполагает, что Вселенная могла возникнуть из черной дыры.

Рождение Вселенной из черной дыры

Планковская эпоха

Планковская эпоха считается самым ранним моментом Большого взрыва. Продолжительность этой эпохи не очень велика, она определяется временем от 0 до 10-43 секунд. Параметры вещества этой эпохи тоже имеют планковские значения: температура составляла 1032 К, а плотность – 1093 г/см3. Поскольку Вселенная в это время имела чрезвычайно малые размеры, миром правили квантовые эффекты. Все существующие силы были объединены, а гравитационное воздействие по величине было сравнимо с остальными фундаментальными силами. Невероятно высокие параметры температуры и плотности вещества делали его состояние неустойчивым. Произошло нарушение симметрии, и стали проявляться фундаментальные силы — гравитация отделилась от других взаимодействий. Это стало окончанием планковской эпохи.

Сюжет[править]

Два молодых гениальных физика, практик Леонард и теоретик Шелдон, вместе снимают квартиру. Они являются самыми настоящими нердами и гиками, все свое время посвящают работе, чтению комиксов и видеоиграм. Не обладая достаточными социальными умениями и считая их излишними, они общаются только с себе подобными. Но в один день в квартиру напротив въезжает Пенни, красавица-блондинка из Небраски. Леонард тут же влюбляется в нее, и это переворачивает всю его жизнь. Несмотря на то, что они «принадлежат к двум разным биологическим видам», между ними завязывается крепкая дружба, которая меняет их в лучшую сторону.

Кроме Леонарда, Шелдона и Пенни в сериале присутствуют два их друга: Радж, астроном-индиец, и Говард, еврей-инженер.

Как происходил Большой Взрыв

Все процессы после Большого Взрыва были обусловлены тем, что Вселенная постепенно остывала и становилась все менее плотной. Как мы знаем, температура — это мера движения частиц. Температура падает — частицы замедляются. Чем медленнее двигаются частицы, тем проще им друг с другом соединяться. По мере остывания Вселенной сначала отдельно летающие кварки смогли объединиться в протоны, нейтроны и другие адроны и лептоны. Затем уже полученные частицы, продолжая замедляться, начали формировать первые ядра привычных нам атомов.

Период формирования первых атомов во Вселенной называется . Продолжался он примерно 20 минут после Большого Взрыва. В этот период вся Вселенная была разогрета до состояния, которое мы сегодня наблюдаем внутри звезд. В этот период в основном формировались ядра водорода и гелия в соотношении 3 к 1. Такие доли водорода и гелия, двух самых распространенных элементов во Вселенной, мы наблюдаем до сих пор.

Один из самых часто задаваемых вопросов — Ведь если был взрыв, должен быть и эпицентр. Но на самом деле это заблуждение, которое происходит из не совсем корректного термина «взрыв». Дело в том, что у нашей Вселенной нет центра (примерно как нельзя обозначить центр на поверхности сферы). Правильнее представлять, что Большой Взрыв произошел сразу везде, во всех точках Вселенной одновременно.

После того, как закончился первичный нуклеосинтез, и новые ядра атомов уже почти не формировались, Вселенная все еще оставалась горячей настолько, что вещество в ней находилось в состоянии плазмы. В ней электроны летали отдельно от ядер. И благодаря свободно летающим электронам в этот период Вселенная была непрозрачной для света. Фотоны постоянно сталкивались с электронами и не могли лететь прямо, как будто их закрыли в зеркальном лабиринте. Поэтому же, кстати, вы не можете их видеть сквозь лампу дневного света или сквозь наше Солнце. Они тоже состоят из плазмы, и поэтому непрозрачны.

Вселенная продолжала остывать, и спустя примерно 300 000 лет после Большого Взрыва температура опустилась достаточно, чтобы электроны могли присоединиться к ядрам атомов, и, как следствие, Вселенная стала прозрачной. Этот момент называется Фотоны, которыми было наполнено все вокруг, больше не видели препятствий в виде электронов и смогли лететь прямо. При чем сразу отовсюду и во все стороны.

Собственно, именно те фотоны, которые были «освобождены» в момент рекомбинации, мы видим и сегодня. Спустя более чем 13 миллиардов лет они долетают до нас в виде  — микроволнового космического фона, который мы регистрируем с помощью современных телескопов.

Обнаружение реликтового излучения — одно из главных подтверждений Теории Большого Взрыва

Важной его особенностью является однородность. Оно одинаковое независимо от того, в какую сторону мы посмотрим

Это также косвенно подтверждает, что у Вселенной нет некого выделенного направления. Куда бы мы не посмотрели, на больших масштабах Вселенная одинакова во всех направлениях.

Сегодня существует множество подтверждений Теории Большого Взрыва. Мы наблюдаем расширение Вселенной и видим, как формировались галактики и межгалактические структуры на разных этапах эволюции Вселенной, наблюдаем предсказанное соотношение гелия и водорода в последней. Все они сходятся с текущими представлениями о ранних этапах формирования Вселенной, которые и описывает ТБВ.

В самой теории есть неточности, которые нужно будет устранять дальнейшими более точными и подробными астрономическими наблюдениями и разработкой более совершенных физических моделей. Но то количество независимых перекрестных данных, которые уже есть на руках у современной космологии, позволяют нам с уверенностью говорить о том, что Большой Взрыв, ставший отправной точкой расширения Вселенной, действительно произошел, и все вокруг нас — это его прямые последствия.

Эйнштейн и Вселенная

Восприятие окружающего мира людьми всегда было неоднозначным. Кто-то до сих пор не верит в существование огромной Вселенной вокруг нас, кто-то считает Землю плоской. До научного прорыва в 20 веке существовала всего пара версий происхождения мира. Приверженцы религиозных взглядов верили в божественное вмешательство и творение высшего разума, несогласных иногда сжигали. Была и другая сторона, которая верила, что окружающий нас мир, равно как и Вселенная, бесконечен.

Для многих людей все изменилось тогда, когда в 1917 году с докладом выступил Альберт Эйнштейн, представив широкой публике труд своей жизни – Общую теорию относительности. Гений 20-го века связал пространство-время с материей космоса с помощью выведенных им уравнений. В результате этого получалось, что Вселенная конечна, неизменна в размерах и имеет форму правильного цилиндра.

На заре технического прорыва опровергнуть слова Эйнштейна не мог никто, поскольку его теория была слишком сложна даже для величайших умов начала 20 века. Поскольку других вариантов не было, модель цилиндрической стационарной Вселенной была принята научным сообществом как общепринятая модель нашего мира. Впрочем, прожить она смогла всего несколько лет. После того, как физики смогли оправиться от научных трудов Эйнштейна и начали разбирать их по полочкам, параллельно с этим начали вноситься коррективы в теорию относительности и конкретные расчеты немецкого ученого.

В 1922 году в журнале «Известия физики» внезапно выходит статья российского математика Александра Фридмана, в которой тот заявляет, что Эйнштейн ошибся и наша Вселенная не стационарна. Фридман объясняет, что утверждения немецкого ученого относительно неизменности радиуса кривизны пространства – заблуждения, на самом деле радиус изменяется относительно времени. Соответственно, Вселенная должна расширяться.

Более того, здесь же Фридман привел свои предположения относительно того, как именно может расширяться Вселенная. Всего модели было три: пульсирующая Вселенная (предположение того, что Вселенная расширяется и сжимается с некоей периодичностью во времени); расширяющаяся Вселенная из массы и третья модель – расширение из точки. Поскольку в те времена других моделей не существовало, за исключением божественного вмешательства, то физики быстро взяли на заметку все три модели Фридмана и начали разрабатывать их в своем направлении.

Работа российского математика слегка уязвила Эйнштейна, и в том же году он публикует статью, в которой высказывает свои замечания относительно трудов Фридмана. В ней немецкий физик пытается доказать верность своих расчетов. Вышло это довольно неубедительно, и когда боль от удара по самооценке немного спала, Эйнштейн выпустил еще одну заметку в журнале «Известия физики», в которой сказал:

«В предыдущей заметке я подверг критике названную выше работу. Однако моя критика, как я убедился из письма Фридмана, сообщенного мне г-ном Крутковым, основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю результаты Фридмана правильными и проливающими новый свет».

Ученым пришлось признать, что все три модели Фридмана появления и существования нашей Вселенной абсолютно логичны и имеют право на жизнь. Все три объясняются понятными математическими расчетами и не оставляют вопросов. Кроме одного: с чего бы Вселенной начинать расширяться?