Что было до Большого Взрыва?

Приготовьтесь отправиться в путешествие, полное гипотез и забавных мысленных экспериментов, о которых любят говорить физики.

Это сэр Фред Хойл, именно он придумал термин «Большой взрыв». Это потрясающая история «Большого бабаха» (именно так переводится Big Bang), которая говорит, что Вселенная родилась после масштабного взрыва.

Фред Хойл

Но взрыв ли это вообще? И насколько большой?

Огромное количество документальных фильмов на таких каналах, как Discovery, сильно нас запутывают, в них говорят, якобы Вселенная родилась из точки, меньше одного атома, но правда ли это?

Давайте для начала поймем, что вообще было до Большого взрыва. Представьте, что вы сидите в непустой комнате. А теперь давайте как следует нагреем эту комнату. До 200 градусов. Человек не выживет уже при 180 градусах по Цельсию. Мы поднимаем ещё до 525 градусов –точка Дрейпера, когда почти любой объект светится тёмно-красным цветом, но давайте нагреем нашу комнату до температуры поверхности Солнца - 5500 градусов.

Поверхность Солнца

При таких температурах материя существует в четвёртом состоянии не в твердом, не в жидком и не в газообразном, а в плазме. Состояние, когда электроны слетают с орбит вокруг ядер, атомы и молекулы становятся ионами. Это та самая плазма из которой состоит Солнце.

Давайте прибавим ещё до ста миллиардов градусов, такой была температура всей Вселенной через сто секунд после того, что мы называем Большим взрывом. И вот на этом моменте в комнате происходит нечто странное: теперь не только электроны оторвались от ядер, как при состоянии плазмы, но и сами ядра распались на протоны и нейтроны, а протоны распались на кварки и глюоны. И вот наконец наша комната наполнилась кварк-глюонной плазмой.

Кварки и глюоны - элементарные частицы

И вот на этом месте никто не знает, что произойдет. В комнате будет некое первобытное море энергии в неизвестной нам форме, то есть всё, что мы знаем и понимаем и даже всё, что мы подозреваем о мироздании, перестанет существовать именно сейчас.

Вот если отсюда перемотать назад на 13,8 миллиардов лет назад, то и получится Большой взрыв, но дело в том, что вся эта энергия была там изначально. Вселенная началась с этим определённым количеством энергии в ней. В ней не было ничего взрывающегося, она попросту была очень плотной внутри.

Телескоп Хаббл дал нам понять примерно то же самое только в масштабах Вселенной.

Телескоп Хаббл

Схемы Вселенной

Это две схемы Вселенной, слева через один миллиард лет после взрыва, а справа - сейчас. Размер рамочки 93 млрд световых лет. Зеленый кружок справа - это видимая часть Вселенной, при этом сама рамочка - это бесконечно малая часть всей Вселенной.

Большой взрыв произошел не в какой-нибудь конкретной точке. Он произошёл везде одновременно, и сверхплотная Вселенная резко стала расширяться и терять свою плотность.

Модель Большого взрыва

Интересно то, что, если занести эти данные в уравнение Общей теории относительности, произойдет нечто странное.

Вся Вселенная приобретает характеристики черной дыры, но черной дыры, которая существует не где-то в пространстве, а везде одновременно. Это называется сингулярность.

Стоит принять тот факт, что Вселенная бесконечна, и в момент Большого взрыва она была тоже бесконечно протяженной. Но при этом она была сжата, возможно сжата в бесконечно малую точку, о которой говорят ученые. Но и этого сжатого пространства было бесконечно много во все стороны. Мы знаем, что Вселенная расширяется, при чем не куда-то, а внутрь себя, как бы добавляя внутри себя пространство и отодвигая материю.

Это и есть суть бесконечности.

Но если Вселенная расширяется, выходит и мы тоже расширяемся, и атомы внутри нас тоже отдаляются друг от друга? Интересный вопрос.

Вселенная расширяется, пространство между объектами увеличивается, единственная сила которая может воспрепятствовать этому - это гравитация. Благодаря ей, в той части Вселенной, где больше материи, расширение – медленнее. Силы гравитации преодолевают расширение, заставляя материю соединяться.

Ни в нашей, ни в какой-либо другой галактике не осталось силы расширения, её просто нет, но интересно то, что во Вселенной есть ситуация обратная этой. Во Вселенной есть тела, между которыми настолько огромное расстояние, что дистанция между ними увеличивается выше скорости света. Сами тела не движутся быстрее скорости света, между ними каждую секунду добавляется больше трехсот тысяч километров нового пространства. Добавляется триста одна тысяча километров в секунду, а фотон за это время успевает пролететь всего лишь триста тысяч километров. То есть фотон начинает отставать на тысячу километров в секунду.

Получается, мы никогда не сможем увидеть этот источник света потому, что свет просто не доходит до нас? Нет! Это не так. Граница, за которой объекты удаляются от нас быстрее скорости света, называется Сферой Хаббла.

Сфера Хаббла

Она тоже постоянно увеличивается из-за расширения пространства. Правда, та Галактика удаляется от нас ещё быстрее, чем расширяется Сфера Хаббла. Но! Испускаемый ею свет продолжает двигаться в нашу сторону. Вскоре настанет момент, когда Сфера Хаббла догонит этот свет и, вполне возможно, когда-нибудь мы сможем почувствовать его на себе.

Наконец кое-что забавное: теоретически, если обзавестись мощным телескопом, можно увидеть Большой Взрыв. Да! Но не сам взрыв, а всего лишь свет от него. Своего рода, Эхо Большого Взрыва - микроволновой гул, возрастом 13,8 млрд лет. Он, ко всему прочему, неравномерный, что может гипотетически означать, что Вселенная вращается. Когда-нибудь в не представимом далеком будущем, скорость расширения будет столь велика, что этот свет будет бесконечно слабеть. И если перенестись на какие-нибудь непредставимые сотни миллиардов лет вперёд, может быть такая ситуация, что астрономы смотрят на небо, но не видят ничего, кроме нашей Галактики и делают вывод, что есть только она и ничего больше.

Но мы уже позаботились об этом и создали копию видимой Вселенной.

Напечатанная на 3D принтере копия Вселенной

Вот так это выглядит для нас, если распечатать ее на 3D принтере. Согласитесь, человеческое мышление не имеет границ!


Kama Mamedova