Если вы спросите ученого, как, по его мнению, началась Вселенная, в большинстве случаев вы получите ответ: Большой взрыв. Наша Вселенная, полная звезд, галактик и космических структур, разделенных гигантскими пространствами пустого пространства, не всегда была такой и не рождалась такой. Вселенная стала такой, расширяясь и охлаждаясь из горячего, плотного, однородного состояния, в котором не было ни галактик, ни звезд, ни даже атомов. Все, что существует в его нынешнем виде, не существовало 13,8 миллиарда лет назад, а мы узнали об этом только в последние 100 лет. Это может показаться давным-давно, но многие люди не знают о теории Большого Взрыва простейших вещей — и мы здесь, чтобы исправить это досадное недоразумение.
Эйнштейн изначально полностью отрицал возможность этой теории
Общая теория относительности Эйнштейна была революционной теорией гравитации, предложенной в 1915 году для замены теории Ньютона. Она предсказала орбитальное движение Меркурия с точностью, недоступной теории Ньютона, предсказала искривление звездного света по массе, что было подтверждено в 1919 году, и предсказала существование гравитационных волн, что было подтверждено несколько месяцев назад. Она также предсказала, что Вселенная, полная статической или неизменной материи, будет нестабильной. Когда бельгийский священник и ученый Жорж Леметр в 1927 году предположил, что пространственно-временная ткань Вселенной может быть очень большой и расширяться, вырастая из меньшего, более плотного, более однородного состояния в прошлом, Эйнштейн прислал ему письмо в ответ: " Твои расчеты верны, но твоя физика отвратительна!».
Открытие Хабблом расширяющейся Вселенной сделало эту идею серьезной
Хотя многие ученые считали, что спиральные туманности в небе были далекими галактиками задолго до Эйнштейна, именно работа Эдвина Хаббла в 1920-х годах не только показала, что это правда, но и то, что чем дальше галактика, тем быстрее она движется подальше от США Этот факт — закон Хаббла — описывающий расширение Вселенной, привел к очень простой интерпретации, соответствующей идее Большого Взрыва: если Вселенная расширяется сегодня, то в прошлом она была меньше и плотнее!
Эта идея витала в воздухе с 1922 года, но оспаривалась десятилетиями
Советский физик Александр Фридман выдвинул эту теорию в 1922 году, но подвергся критике со стороны Эйнштейна. Работа Леметра 1927 года также была отвергнута Эйнштейном, и даже после работы Хаббла в 1929 году идея о том, что Вселенная меньше, плотнее и однороднее, ранее не воспринималась всерьез. Но Леметр добавил к этой идее, что красное смещение галактик можно объяснить именно расширением пространства и что должен был существовать изначальный «момент творения», известный на протяжении десятилетий как «первичный атом» или «космическое яйцо».
Теория получила признание в 1940-х годах после серии успешных предсказаний
Джордж Гамов, американский ученый, увлеченный идеями Леметра, понял, что если Вселенная расширяется, то длина волны света в ней со временем увеличивается, поэтому Вселенная остывает. Если сегодня холодно, значит, раньше было теплее. После экстраполяции он понял, что когда-то был период, когда было слишком жарко для образования нейтральных атомов. По мере того как Вселенная охлаждалась и расширялась, она должна была впервые произвести легкие элементы и нейтральные атомы, которые оставили бы след в виде космического фона холодного излучения при температурах на несколько градусов выше абсолютного нуля.
Название «Большой взрыв» было придумано самым стойким противником теории Фредом Хойлом
Теория с рядом других предсказаний, теория стационарной Вселенной, фактически была ведущей теорией в 1940-х, 1950-х и 1960-х годах, потому что она утверждала, что большинство атомов происходят из звезд, а не из этого горячего, плотного состояния, подтвержденного ядерным физика. Выступая перед Би-би-си, Хойл представил «Большой взрыв» в радиоинтервью 1949 года, сказав: «Одна из идей заключалась в том, что Вселенная зародилась жизнь некоторое время назад после гигантского взрыва, и нынешнее расширение является наследием насильственного Взрыв. Эта идея большого взрыва казалась мне неудовлетворительной, пока ее тщательное рассмотрение не показало, что она приводит к серьезным затруднениям».
Послесвечение Большого Взрыва было обнаружено в 1964 году благодаря..
Обратите внимание: Что говорят научные исследования о быстром изучении английского языка?.
птичьему пометуВ 1964 году ученые Арно Пензиас и Боб Уилсон, работая над антенной Холмдел Хорн в Bell Labs, обнаружили равномерный радиосигнал, исходящий с неба сразу отовсюду. Не понимая, что это было послесвечение Большого взрыва, они решили, что проблема в антенне, и попытались откалибровать ее, убрав этот «шум». Когда это не сработало, они пошли к антенне и нашли там голубиные гнезда. Почистили антенну, выгнали голубей, но сигнал остался. После осознания того, что это был предсказанный Гамовым фон, подтвердивший модель Большого Взрыва, произошло усиление этой научной теории, объясняющей начало нашей Вселенной. Таким образом, Пензиас и Уилсон стали единственными нобелевскими лауреатами, убравшими птичий помет во время своих «нобелевских» исследований.
Подтверждение Большого взрыва дает нам всестороннюю историю образования звезд, галактик и планет во Вселенной
Если бы Вселенная возникла из горячего, плотного, расширяющегося и однородного состояния, ей пришлось бы не только охлаждаться и формировать атомные ядра и нейтральные атомы, но и тратить некоторое время на стягивание объектов гравитацией в структуры. Первые звезды образовались через 50-100 миллионов лет; первые галактики - через 150-200 миллионов лет; галактикам, таким как Млечный Путь, могло потребоваться миллиарды лет, а первые каменистые планеты образовались только после того, как многие поколения звезд изжили себя, сожгли свое топливо и погибли во взрывах сверхновых. Возможно, не случайно мы наблюдаем Вселенную сейчас, через 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва; может быть, сейчас настало время для возникновения жизни.
Колебания космического микроволнового фона предполагают, что Вселенная была почти идеально однородной в начале Большого взрыва
Средняя температура космического микроволнового фона сегодня составляет всего 2725 К, но колебания ее, показанные выше, достигают всего 100 микрокельвинов. Тот факт, что послесвечение Большого Взрыва имеет небольшие выпуклости заданного размера, говорит о том, что в ранние времена Вселенная была практически однородной, и из этих флуктуаций выросли все структуры — звезды, галактики и т д. — которые мы видим во Вселенной сегодня.
Сам по себе Большой взрыв может не означать начало
Мы хотим экстраполировать это плотное, горячее, расширяющееся состояние вплоть до самого начала, до самой сингулярности, как это сделал Леметр 89 лет назад. Но есть ряд наблюдений — в том числе и эти колебания — которые говорят нам, что до всего этого было другое состояние, когда вся энергия Вселенной была присуща самому пространству, и это пространство экспоненциально расширялось. Этот период известен как космическая инфляция, и мы все еще изучаем детали. Наука пытается добраться до начала времен, но пока не видно конца этим началам.
То, как началась Вселенная, не говорит нам, как она закончится
Большой взрыв говорит нам о том, что между гравитацией, пытающейся сжать расширяющуюся вселенную, и первоначальным расширением была гонка. Но сам по себе Большой Взрыв не говорит нам, какова будет окончательная судьба Вселенной — за это уже будет отвечать то, из чего эта Вселенная состоит. Из существования темной энергии, открытой всего 18 лет назад, мы узнали, что не только выигрывает расширение, но и что самые далекие галактики будут удаляться от нас все быстрее и быстрее. На данный момент наиболее вероятной судьбой Вселенной будет ее холодная смерть.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Необычные научные факты.