Большой взрыв (англ.Big Bang Theory) - физико-космологическая теория, согласно которой Вселенная возникла из чрезвычайно плотного и горячего состояния примерно 13700 млн лет назад.Она основывается на экстраполяции в прошлое факта розбигання небесных тел с законом Хаббла и на модели Вселенной, предложенной Олексанром Фридманом.

Теоретические положения и импликации

Экстраполированные в прошлое астрономические наблюдения показывают, что Вселенная расширился с начального состояния, в котором вся материя и энергия были сконцентрированы, имея огромную температуру и плотность. Физики не имеют единой точки зрения на то, что именно предшествовало начальном состоянию, хотя общая теория относительности завбачае гравитационную сингулярность.

Термин «большой взрыв» в узком смысле употребляется для обозначения точки во времени, когда началось расширение известного нам Вселенной, по подсчетам около 13700 миллионов лет назад. В более широком смысле «большим взрывом» называют космологические парадигму, объясняющую как расширение Вселенной, так и состав и композицию первоначальной материи с помощью нуклеосинтеза.

Одним из последствий «большого взрыва» является то, что условия сегодняшнего Вселенной отличаются от условий в прошлом и будущем. Исходя из этой модели, в 1948 году Джордж Гамов качественно спрогнозировал существования космической микроволновой фоновой радиации, которая вскоре была открыта в шестидесятых годах и стала подтверждением теории «Большого взрыва» в противовес теории стационарного вселенной.

Объясняя немало результатов астрономических наблюдений, теория «большого взрыва» не дает ответы на все вопросы, связанные с эволюцией Вселенной: она неоконченное - и, безусловно, будет развиваться в дальнейшем.

История

Теорию зарождения и эволюции Вселенной, которое сегодня называют «теорией большого взрыва» предложил 1931 бельгийский аббат и астроном Жорж Леметр. Зная о розбигання галактик, о чем свидетельствовали наблюдения Эдвина Хаббла, и независимо получив уравнения Фридмана, Леметр предположил, что розбигання галактик можно экстраполировать в прошлое, сведя все к единой точке, которую аббат называл «первичным атомом».

Название «большой взрыв» теории дал в выступлении на радио ее противник Фред Гойл: «big bang» означает на английском языке скорее «большой бах» - именно так Гойл пренебрежительно охарактеризовал гипотезу Леметра.Однако, выражение прижилось и потерял первоначальное негативную окраску.

Исходные положения

Теория Большого взрыва исходит из гипотезы одинаковости законов физики во всей Вселенной, а также с космологического принципа, согласно которому Вселенная однородный и изотропной. Предположение однородности Вселенной может вызвать удивление, поскольку вещество в нем сосредоточена в звездах, где ее плотность чрезвычайно велика в сравнении с межзвездным пространством, однако космология рассматривает Вселенную в таком масштабе, в котором можно пренебречь отдельными неоднородностями, и считать, что материя распределена однородно.

Большой взрыв не является взрывом в обычном смысле слова. Он не состоялся в какой-то определенной точке пространства: на протяжении всей эволюции от момента рождения Вселенной оставался согласно теории однородным и безграничным, одновременно розтягаючись во все стороны.

Развитие событий

Современные представления о сценарии событий после «большого взрыва» сводятся к следующему.

О начальном состоянии Вселенной в момент Большого взрыва нельзя сказать ничего. Примерно после 10 -43 с (время Планка) после зарождения, начинается планковского эпоха: в это время гравитация отделилась от других полей.Промежуток времени между 10 -43 и 10 -36 c называют эпохой великого объединения.В конце этой эпохи в состоянии Вселенной произошел фазовый переход, приведший к следующей инфляционной эпохи - время чрезвычайно быстрого экспоненциального расширения. После инфляции (примерно 10 -34 с), в ходе которого Вселенная расширился крайней мере в 10 26 раз, он состоял из кварк-глюонной плазмы.Где в промежутке времени до 10 -31 с произошел процесс, который называют бариогенезисом - нарушение симметрии, вследствие которого в мире вокруг нас больше частиц, чем античастиц.Дальнейшее расширение до времен порядка 10 -11 с привело к переходу материи в состояние, о котором можно говорить уверенно, поскольку он изучается физикой высоких энергий.В время примерно 10 -6 c в охлажденном при расширении кварк-глюонной плазмы начали образовываться барионов - протоны и нейтроны.Энергии этих частиц уже не хватало для рождения пар, а потому началась массовая аннигиляция - уцелела только одна частица на 10 октября, атичастинкы исчезли совсем.Через несколько минут после взрыва начался первичный нуклеосинтез с образованием более тяжелых багатонуклонних ядер. Нейтральные атомы стали образовываться примерно через 400 тыс. лет. Этот процесс сопровождался возникновением реликтового излучения, поскольку в плазме электромагнитное поле неотрывно связано с заряженными частицами, а при образовании нейтральных частиц оно освобождается. Постепенно в однородном газе нейтрального вещества начали образовываться газовые туманности, а еще позже звезды.

Будущее

Существует несколько различных сценариев эволюции Вселенной в будущем, в зависимости от его параметров, в частности плотности. Проблема предвидения будущего осложняется тем, что результаты наблюдений последних десятилетий не совсем укладываются в стандартную модель Большого взрыва. Объяснение этих явлений, в частности плоской формы Вселенной, ускорение его расширения и т.п., можно дать, введя дополнительные параметры в теорию, предположив, что во Вселенной помимо обычной материи частиц и античастиц существует так называемая темная материя, причем ее даже больше чем обычной, а также, что существует так называемая темная энергия.

До сих модификаций считалось, что при достаточной плотности вещества во Вселенной расширение прекратится, и он начнет сжиматься и разогреваться - процесс пойдет в обратном направлении. При недостаточной плотности Вселенная продолжать расширяться со все меньшей скоростью.

Свидетельства в пользу теории Большого взрыва

Теория Большого взрыва стоит на «четырех экспериментальных столбах»:

1.     Розбиганни галактик по закону Хаббла, которое измеряется на основе красного смещения спектральных линий вследствие эффекта Доплера.

2.     Реликтовом излучении

3.     Распространенности химических элементов во Вселенной с преобладанием легких элементов водорода и гелия.

4.     Крупномасштабном распределении и эволюции галактик, о которой свидчасть астрономические наблюдения.

Комментарии:


Имя (обязательно)
E-mail (обязятельно)
Сайт

Комментарии(0) Подробнее