|
Вселенная — это все, что существует, от атома до галактик. С тех пор как астрономы начали изучать Вселенную, они не переставали размышлять над загадкой ее возникновения. Направляя свои телескопы в глубины космоса, они надеялись отыскать ключи к этой загадке. Они обнаружили, что все галактики, окружающие нашу, движутся от нас и что Вселенная расширяется. Если это в самом деле так, то это значит, что когда-то Вселенная была гораздо меньше, чем теперь. Многие астрономы в наши дни придерживаются теории, которая объясняет, как все это могло произойти. Хотя эта теория Большого взрыва отвечает не на все вопросы, связанные с происхождением Вселенной, с астрономическими наблюдениями она согласуется очень хорошо. Теория Большого взрыва В соответствии с теорией Большого взрыва, Вселенная возникла в результате ужасного, невообразимо мощного взрыва — того самого Большого взрыва — более 15 миллиардов лет назад. Нет смысла спрашивать, что существовало до Большого взрыва, потому что все существующее или существовавшее когда-либо возникло в момент Взрыва. Не стоит также спрашивать, что происходило до Большого взрыва, поскольку и само время начало свой отсчет с того же момента. Большой взрыв был вспышкой энергии. Спустя ничтожную долю секунды началось охлаждение и образование частиц, называемых фотонами, которые распространялись по всем направлениям. Огненный шар начал остывать, превращаясь в густую смесь атомных частиц и образуя газы водород и гелий.
Где доказательства?
Существуют чрезвычайно убедительные свидетельства в пользу теории Большого взрыва. Например, если эта теория верна, то излучение, заключенное внутри первоначального огненного шара, должно было бы ослабеть и распространиться во все стороны в виде космического фона, своего рода слабого эха, доступного современным радиотелескопам на Земле. В 1965 году был обнаружен именно такой фон излучения, идущего к нам из космоса по всем направлениям. Скрытая масса Судьба Вселенной зависит от ее массы, то есть от количества вещества, которое в ней содержится. Многие астрономы убеждены, что Вселенная содержит больше вещества, чем нам удается наблюдать, и в настоящее время они стремятся отыскать скрытую массу. Возможно, эта масса заключена во многих объектах малого размера, но очень плотных и таких темных, что мы не можем их увидеть. Расчеты показывают, что если бы Вселенная состояла только из тех объектов, которые мы видим, то после Большого взрыва она должна была бы расшириться слишком быстро, и галактики не смогли бы образоваться. Однако галактики существуют, и, следовательно, масса Вселенной должна быть больше.
Каков будет конец Вселенной?
Если скрытая масса невелика, то вероятно, что Вселенная будет продолжать свое расширение вечно. Но если масса невидимых объектов значительна, то гравитационные силы могут постепенно замедлить расширение, а затем начать сжимать Вселенную до тех пор, пока все галактики не столкнутся и не произойдет Большое сдавливание. Астрономам уже удалось наблюдать объекты, составляющие часть скрытой массы. Они наблюдали, как некоторые звезды неожиданно меркли, а затем снова начинали светиться, как это показано на верхней картинке, словно бы перед ними проходили какие-то невидимые объекты. Ты можешь продолжить знакомство с последними открытиями и теориями по этой теме в астрономических и научных журналах.
Вселенная настолько велика в пространстве и во времени, что в течение почти всей истории человечества она оставалась недоступной как для наших приборов, так и для нашего разума. Но все изменилось в XX в., когда появились новые идеи — от общей теории относительности Эйнштейна до современных теорий элементарных частиц. Успех был достигнут также благодаря мощным приборам — от 100- и 200-дюймовых рефлекторов, созданных Джорджем Эллери Хейлом (George Ellery Hale) и открыв- шем для нас галактики за пределами Млечного Пути, до космическо- го телескопа «Хаббл», перенесшего нас в эпоху рождения галактик. За последние 20 лет прогресс ускорился. Стало ясно, что темная материя состоит не из обычных атомов, что существует темная энергия. Роди- лись смелые идеи о космической инфляции и множественности все- ленных.
Сто лет назад Вселенная была проще: вечная и неизменная, состоящая из одной галактики, содер- жащей несколько миллионов видимых звезд. Современная картина намного сложнее и гораздо богаче. Космос возник 13,7 млрд лет назад в результате Большого взрыва. Через долю секунды после начала Вселенная была горячей бесформенной смесью элементарных частиц — кварков и лептонов. По мере расширения и охлаждения шаг за ша- гом возникали структуры: нейтроны и протоны, атомные ядра, атомы, звезды, галактики, скопления галактик и, наконец, сверхскопления. В наблюдаемой части Вселенной сейчас содержится 100 млрд галактик, в каждой из них около 100 млрд звезд и, вероятно, столько же планет. Сами галактики удерживаются от расширения гравита- цией загадочной темной материи. А Вселенная продолжает расширяться и даже делает это с ускоре- нием под действием темной энергии — еще более загадочной формы энергии, чья гравитационная сила не притягивает, а отталкивает.
Главная тема нашего рассказа о Вселенной — это эволюция от примитивного кваркового «супа» к нарастающей сложности галактик, звезд, планет и жизни, наблюдаемой сегодня. Эти структуры появлялись одна за другой в течение миллиардов лет, повинуясь основным законам физики. Путешествуя в прошлое, к эпохе зарождения, космологи сначала продвигаются через детально изученную историю Вселенной назад, к первой микросекунде, затем к 10–34 с от начала (об этом времени есть ясные идеи, но пока нет их четкого подтверждения) и, наконец, к самому моменту рождения (о котором существуют пока лишь догадки). Хотя мы еще не в силах до конца понять, как родилась Вселенная, у нас уже есть потрясающие гипотезы, такие как понятие о множественной вселенной, включающей в себя бесконечное число не связанных между собой субвселенных.
|
