Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru.

 Класс!ная физика   -  YouTube

Большой взрыв. Что вы об этом знаете?

ПечатьE-mail


Происхождение Вселенной – большая загадка.
Существует несколько теорий ее возникновения, но, пожалуй, самая поддерживаемая – это теория Большого Взрыва. Многие наблюдения показывают, что теория Большого взрыва является на сегодня лучшей моделью Вселенной.

Еще в начале 20 века наука считала Вселенную статичной, т.е. неизменной.
Но в 1929 году все знания человечества о Вселенной были опрокинуты.
Американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики в нашей Вселенной не статичны. Они движутся и удаляются от нашей Земли с невероятно высокой скоростью.

Чем дальше галактика от Земли, тем больше ее скорость. Хаббл, увидев удаление галактик, доказал, что Вселенная расширяется.
Это явление было названо законом Хаббла и стало одним из доказательств в пользу теории Большого взрыва.

Что было до Большого взрыва?
Ничего. В начале истории Вселенной абсолютное ничто превратилось во все!
«Что было до Большого взрыва», «почему он произошел» - это самые трудные и абстрактные понятия теории Большого взрыва. А «о чем нельзя сказать, о том лучше молчать».

Теоретически, согласно закону Хаббла, расширяющаяся Вселенная должна была начаться в одной точке.
Этой точкой был безгранично маленький, абсолютно горячий сгусток энергии. Вся Вселенная была сосредоточена и сжата в невероятно плотной и горячей точке.

Где произошел Большой взрыв?
Везде, потому что в момент Большого взрыва Вселенная была чрезвычайно мала.
Трудно себе представить, как из одной точки, много меньшей размеров атома, появилось все вещество и вся энергия, которая существует в нашей Вселенной.


Большой взрыв стал источником пространства и времени.

Произошло это 14 миллиардов лет тому назад.
Вселенная возникла из точки и начала стремительно расширяться во всех направлениях и с неимоверной скоростью.
С Большим взрывом из единого силового поля начали формироваться все силы и законы, управляющие нашей Вселенной. Первой появившейся силой была гравитация. Именно величина гравитации определила все в нашей Вселенной: ее размеры, ее структуру и сам факт существования Вселенной.

Все происходило так быстро, что ученым для объяснения пришлось ввести новую единицу времени – планковское время.
Чтобы понять, как мала эта временная единица, надо сравнить 1 секунду и все время существования нашей Вселенной. Оказывается, в 1 секунде содержится больше планковских единиц, чем прошло секунд с момента начала существования нашей Вселенной.

Всего через несколько единиц планковского времени после Большого взрыва наша Вселенная становится размером с теннисный мяч, еще через такое же время она уже имеет размер Земли, затем за такой же промежуток времени она уже с Солнечную систему и т.д. Такое быстрое расширение было возможно, если оно происходило со скоростью большей, чем скорость света, что вполне допустимо, если не говорить о материальных телах.

В это время Вселенная представляла собой бушующий сгусток сверх разогретой энергии. Она была горячее, плотнее и мощнее всего, что только можно себе представить. Никакого вещества еще не было – одна энергия.

По мере расширения Вселенная начала остывать. Первичная энергия взрыва порождала крошечные субатомные частицы, такие, например, как кварки. Так появилось первое вещество во Вселенной. Этот переход энергии в вещество подтверждается знаменитым уравнением Альберта Эйнштейна Е=mc2.

Как во время ядерного взрыва небольшое количество вещества переходит в огромное количество энергии, так во время образования Вселенной происходило обратное - чистая энергия превращалась в частицы вещества.

В условиях экстремально высоких температур в первые моменты существования Вселенной образующиеся частицы были нестабильны. Постоянно шло взаимное преобразование энергии в частицы и обратное - частиц в энергию. Частицы появлялись и пропадали с невероятной скоростью. Движение частиц было совершенно беспорядочным. Вселенная напоминала горячий хаос.

Но Вселенная продолжала остывать. Число частиц увеличивалось, а их скорости уменьшались. Частицы переставали превращаться обратно в энергию. Возникали объединения частиц, появились протоны и нейтроны, из протонов и нейтронов складывались ядра будущих атомов. Но, эти образования еще не были стабильны и легко разбивались при соударениях на огромных скоростях.

Одновременно с веществом Вселенная порождала и его противоположность – антивещество. Как известно, при столкновении частиц вещества и антивещества происходит аннигиляция – взаимное уничтожение частиц с выделением излучения. Равное количество вещества и антивещества уничтожают друг друга.

Но при образовании Вселенной вещество выиграло в борьбе с антивеществом, т.к. на один миллиард частиц антивещества приходилось на одну частицу вещества больше.

Примерно через три минуты после Большого взрыва элементарные частицы начинают значительно замедляться и соединяться друг с другом, образуя атомы. Первыми образуются самые простые атомы - водорода, гелия и лития.

Вселенная имеет уже размеры в несколько световых лет. Она представляет собой темную, непрозрачную, раскаленную субстанцию, заполненную хаотично движущимися частицами и простейшими атомами.
В дальнейшем потребовалось еще много времени для образования всех атомов водорода, гелия и лития.


Спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва началось массовое образование атомов, и появился свет.
Под действием гравитации разреженное вещество начинает собираться в сгустки материи, образуются области, заполненное скоплениями газов: водорода и гелия.
Вот тогда-то Вселенная и засияла «огнями», и из «туманной» стала прозрачной.

Вселенная была не однородной, в ней появились области с большей и меньшей плотностью вещества.
Еще через 200 миллионов лет из газовых скоплений возникнут первые звезды.
В местах с большей плотностью появятся позднее галактики, звезды, планеты, а в местах с меньшей плотностью останется пустое космическое пространство.

В 1964 году с помощью спутников ученые зафиксировали космическое микроволновое фоновое излучение - реликтовое излучение, и была создана первая карта нашей Вселенной 380 тысяч лет от роду.



Зафиксированная разница температур позволила определить структуру далекой, тогда еще молодой Вселенной.

Спустя миллиард лет после Большого взрыва образовалась первая галактика.
В течение последующих 8 миллиардов лет приобретут форму и множество других галактик.
Через 9 миллиардов лет после Большого взрыва родилась наша Солнечная система.

Большой взрыв еще не закончился. Вселенная продолжает расширяться, но, вероятно, так не может быть бесконечно.



«Умрет» ли Вселенная, или она будет расширяться вечно?

Обнаруженный феномен «темной энергии» - энергии из «ничего», говорит о том, что Вселенная не просто расширяется, но расширяется с ускорением. Вполне возможно, что через 100 миллиардов лет наша галактика останется в одиночестве, и большинства галактических соседей не будет видно.

Закончится ли жизнь Вселенной большим сжатием, или же бесконечное расширение сделает ее холодной, темной и «пустой»?
Вполне вероятно, что процесс идет циклически, и Большие взрывы периодически повторяются. Может быть, мы живем в длинной череде возникающих Вселенных.

Конец Вселенной – это такая же тайна, как и ее возникновение.

Для нас книга природы остается открытой …