Як з’явився Всесвіт
Як з'явився Всесвіт?
Стародавня людина, людина Середньовіччя не сумнівалася, що Всесвіт мав початок: був створений Богом (або богами), виник з первісного хаосу або навіть зі світового яйця, знесеного божественним птахом… Науковий світогляд Нового часу відкинув саму ідею початку Всесвіту: він нескінченний ж, як і в просторі - отже, не може мати і початку в часі ... простіше кажучи, Всесвіт був завжди! Людині важко уявити таке - але в сучасній фізиці взагалі багато такого, що виходить за рамки повсякденної свідомості.
І хто б міг подумати, що у XX столітті ідея початку Всесвіту повернеться! Так, вона повернулася - зрозуміло, у вигляді суворої наукової теорії - але так чи інакше, наука сказала: так, Всесвіт має початок! А чи приклав до її виникнення руку Творець чи ні – це, як і раніше, особиста справа кожного – вірити чи не вірити, це вже за рамками науки.
Перший крок до такого уявлення було зроблено в 1929 р., коли американський астроном Е.Хаббл виявив: галактики рухаються і віддаляються від нас на величезній швидкості, причому чим далі вони - тим швидше видаляються ... Всесвіт не статичний, як вважалося раніше - він розширюється! Теоретично з цього випливало, що була така собі точка, з якої це розширення почалося…
Отак і народилася гіпотеза Великого вибуху. Вперше цей термін ужив англійський астроном (який проявив себе і як письменник –фантаст) Ф.Хойл (примітно, що це вчений, який дав ім'я гіпотезі Великого вибуху, сам її підтримував, вважаючи «незадовільною). У найзагальнішому вигляді вона зводиться до наступного: у минулому існував певний кінцевий момент часу, коли розміри Всесвіту дорівнювали нулю, а щільність і температура були нескінченними(Цей стан називається космологічною сингулярністю), і з цієї точки простір-час починає розширюватися.
Швидкість розширення Всесвіту дозволила вченим вирахувати, коли ця історична подія сталася: 13 мільярдів 700 мільйонів років тому. Це був момент, коли Ніщо перетворилося на Щось; і безглуздо питати, де стався Великий вибух – він стався скрізь, ця точка була всього Всесвіту!
Отже, перенесемося на 13 мільярдів 700 мільйонів років тому, коли існувала нескінченно щільна, нескінченно гаряча і неймовірно маленька (менша за атом) частка чистої енергії – навіть не речовина ще. Найраніша епоха, про яку можна будувати якісь теоретичні положення, називається планківською епохою (на ім'я німецького фізика М.Планка) – у цей час щільність її становила 10 у 97-му ступені кг на кубічний метр, а температура – десять у 32-му ступені. Як довго тривала ця епоха? 10 в мінус 43-го ступеня секунд (такий відрізок часу називається планківським часом) – щоб уявити собі це, доведеться щоразу ділити секунду на мільйони (а щоб уявити, у скільки разів за цей час розширився Всесвіт, доведеться так само послідовно множити мільйони)… По закінченні планківської епохи виникають усі сили, що керують Всесвітом, і перша з них – гравітація, яка справді вирішила все. У наш час вчені створюють комп'ютерні моделі гіпотетичних Всесвітів з різною гравітацією, і з'ясовується, що якби гравітація трохи менше, ніж є - ніщо не змогло б сформуватися (ні зірки, ні галактики, ні все інше), була б трохи більше - не вийшло б нічого окрім чорних дір… то, може, нашу гравітацію Хтось розрахував? Чи щаслива випадковість у нескінченній низці невдалих (а можливо, і вдалих) Великих вибухів?Цього ми не знаємо.
Так чи інакше, Всесвіт розширився від розмірів менше атома до розміру приблизно м'ячика для гольфу (це якби той самий м'яч розширився до розмірів Землі) - ви могли б тримати його на долоні. Ще за частку секунди вона розширюється до розмірів Землі, ще за частку – до розмірів Сонячної системи… На що схожий Всесвіт у цей час? Вона все ще є бурхливою масою енергії (більш щільною, ніж все, що відомо нам зараз) – навіть «вируючі котли» зірок не йдуть ні в яке порівняння з цим станом, температура обчислюється трильйонами градусів (так що не раджу вирушати туди на машині часу: зробити досить надійний скафандр вам не вдасться - за такої температури будуть руйнуватися будь-які атоми ... власне, їх тоді і не було).
Але розширюючись, Всесвіт остигав - і зниження температури призвело до виникнення субатомних частинок: енергія перейшла в речовину - перша речовина у Всесвіті! Воно було ще нестабільним – частки з'являлися і зникали, рухаючись безладно з величезною швидкістю (невже давні знали це, говорячи про виникнення Всесвіту з хаосу?). Але в міру зниження температури вони рухалися повільніше, більш впорядковано і переставали переходити назад в енергію - речовини ставало більше (нагадаємо, що на цьому етапі час все ще йде на частки секунди). І ось тут на сцені з'являється ще одна «діюча особа» – антиречовина.
Антиречовина народилася разом з речовиною - і не відрізняється від неї нічим, крім заряду (у антиречовини він протилежний). Сьогодні фізики його створюють у лабораторіях, і нічого страшного в ньому, загалом, немає – поки воно не вступить у контакт із речовиною. Якби ви зустрілися зі своїм двійником, що складається з антиречовини, ви б переконалися, що він нічим не відрізняється відвас, і нічого страшного не сталося б, поки ви б не надумали потиснути один одному руки - тоді був би жахливий вибух ... щось подібне сталося б і з Всесвіту, якби в ній кількість речовини і антиречовини рівним - вони б знищили один одного, перетворившись на випромінювання, речовини не було б взагалі! Але трапилося (чи було задумано?) так, що на кожен мільярд частинок антиречовини припадала мільярд і одна частка речовини – і ці «залишки» уникли анігіляції.
І ось тепер, коли речовина перемогла у космічній битві з антиречовиною – майже через секунду після Великого вибуху – настав час збирати каміння… тобто. збирати частки. Температура всесвіту знизилася настільки, що частки можуть об'єднуватися – і так виникають атоми, і першими були атоми водню (чи не про цей час каже Біблія: «і земля була безвидна і порожня, і Божий дух носився над водою»?). У наступні три хвилини з'являються ще два елементи – гелій та літій. Розмір Всесвіту вже обчислюється світловими роками. А час… на те, щоб уповільнилися електрони, щоб вони змогли приєднатися до нових атомів 380 тисяч років… і послання з того часу дійшло до нас!
У 1965 р. двоє вчених США (штат Нью-Джерсі) – А.Пензиас і Р.Вильсон – відстежували радіосигнали у Всесвіті – але роботі заважав незрозумілий фоновий шум… може, це через голубиного посліду на антені? Антену почистили – але нічого не змінилося… коли дослідники розповіли про це у Прінстонському університеті, один із присутніх відповів: «Ви виявили або ефект голубиного посліду – або створення Всесвіту!» Відкрите А.Пензіасом і Р.Вільсоном явище було названо реліктовим випромінюванням – воно народилося, щоправда, не в момент великого вибуху, але в момент, коли перші електрони приєдналися до атомів.
ТеперВсесвіт перестав бути однорідним: десь температура була вищою, десь нижчою, десь речовини було менше – десь більше. Там, де речовини більші, згодом виникнуть зірки та галактики, а де менше – буде порожній простір…
Отже, Всесвіту 380 тисяч років, у ньому переміщуються хмари водню та гелію. Через 200 мільйонів років із них утворюються перші зірки, а через мільярд років після Великого вибуху виникнуть перші галактики.
Втім, це вже інша історія… Народження Всесвіту відбулося!
У певному сенсі можна сказати, що Великий вибух продовжується і донині – Всесвіт продовжує розширюватися, і розширення це не сповільнюється, а навпаки – набирає швидкість. Теоретично це має призвести до того, що розлетяться не тільки галактики, а й атоми, нічого не буде – т.ч. Більший вибух, що дав початок Всесвіту, його й уб'є… Але яким буде кінець Всесвіту – ми не знаємо. Це може бути розширення до повного охолодження та відсутності світла, це може бути зміна розширення стисненням… Загибель нашого Всесвіту може призвести до нового Великого вибуху – який породить новий Всесвіт. Можливо, наш Всесвіт – лише черговий у нескінченній черзі народжуються і вмираючих Всесвітів…
На ці та багато інших питань вченим ще доведеться відповісти.