Александр Никонов - Астрономия на пальцах.

Физики прикинули темпы разлета и поняли, что он начался 13,7 миллиарда лет назад. Таков возраст нашего мира.

Все это напоминает некий взрыв. Собственно, современная теория возникновения Вселенной такое название и получила – теория Большого взрыва. Теория говорит, что Вселенная начала раздуваться из бесконечно малой точки с бесконечно большими плотностью и температурой. Остатки этой температуры в виде так называемого реликтового излучения были учеными экспериментально обнаружены, что также подтвердило версию ранней очень горячей Вселенной, которая по мере разлета быстро охлаждалась. Реликтовое излучение – это слабенькое фоновое излучение космоса, остаточное тепло Вселенной, которое заполняет все пространство нашего мира и является следом Большого взрыва, породившего мир.

Отметили важность сказанного? Вселенная начала раздуваться из точки бесконечно малого радиуса с бесконечной плотностью. Как называется такая точка, мы уже знаем: сингулярность. Только до этого мы встречались со схлопывающейся в сингулярность материей в виде черной дыры. А тут, напротив, из сингулярности появилась вся наша Вселенная, она буквально взорвалась. Ранее мы говорили, что никаких белых дыр, в которые через точку сингулярности выворачиваются наизнанку черные дыры, ученые во Вселенной не наблюдают. Так, может, белой дырой является вся наша Вселенная? Взяла и вывернулась в белую дыру через сингулярность, которая схлопнулась черной дырой в какой-то другой Вселенной?

Помните, мы говорили, что быть может вся наша Вселенная для внешнего наблюдателя является черной дырой? А вот теперь, напротив, говорим, что она – белая дыра! Но это противоречие кажущееся. Ведь по этой теории белая дыра и черная дыра – один и тот же объект. Похожий на оренбургский пуховый платок, протащенный через обручальное кольцо сингулярности. К тому же в качестве белой дыры Вселенная видится только нам. А для того, кто смотрел на нее ранее, «до» сингулярности, она была черной дырой. Ну, если, конечно, эта теория вообще верна.

Черная дыра выворачивается через сингулярность в белую дыру.

Кстати, словечко «до» чуть выше я не зря взял в кавычки! Всех граждан ужасно интересует ответ на следующий вопрос: если Вселенная имеет начало, то что же было до этого начала, до Большого взрыва? И на этот вопрос я отвечу. И объясню, почему «до» взято мною в кавычки. Но сперва нужно поговорить о том коротком промежутке времени, который мы упустили из рассмотрения – между сингулярностью и эпохой, когда Вселенная оказалась заполнена водородом (с небольшой примесью гелия), из коего и начали формироваться звезды и галактики.

Что творилось на этом этапе? Откуда взялся водород? И как вообще материя ведет себя в столь необычных условиях, которые порождает сингулярность? Сразу отвечу: этого никто не знает. У физиков нет математического аппарата, который работал бы в таких странных условиях – условиях бесконечностей. Но зато у них есть математический аппарат, который описывает поведение материи в условиях, очень близких к сингулярности. Вот с какого-то микроскопического момента времени, отстоящего от сингулярности, все становится более-менее ясным. А с самой сингулярностью – ничего не ясно. Может быть как таковой ее и не существует. Может, никогда не была Вселенная нулевой по объему и бесконечной по плотности, а была она все-таки микрообъектом с конечными величинами.

Итак… С момента Большого взрыва прошло 10 -35секунды. Это – ничтожная доля секунды. Если ее записать в виде дроби, получится вот что:

_________________1________________________

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000

Я даже не знаю, есть ли специальное название у той единицы с 35 нулями, которая записана в знаменателе. Но любому малышу ясно: если единичку разделить на это умопомрачительное число, получится ничтожно малая доля от этой единички.

Так вот, когда Вселенной стукнуло от роду вот такое вот время, ее температура составляла 10 27градусов. То есть единица с 27 нулями. Как вообразить такую температуру? Да никак! А плотность Вселенной была 10 80г/см 3. Как представить себе такую плотность? Да никак! Не можем мы никак осознать столь гигантские величины. А вот размер осознать можем – диаметр Вселенной составлял тогда около 10 сантиметров. То есть немногим более теннисного мяча.

Вселенная-мячик тогда представляла собой сплошной хаос – нельзя было отличить вещество от излучения, гравитацию от сильного взаимодействия и от электромагнетизма, все было едино в этом слепящем клубке дикой энергии.

А затем уже началась некая дифференциация, то есть разделение. Например, стали различимы разные взаимодействия – гравитация стала гравитацией, вещество – веществом, а поле – полем.

Вселенная стремительно расширялась (этот период ее расширения называют инфляционным), температура стремительно падала. По сути, свою гигантскую энергию Вселенная разменивала на пространство, она остывала и увеличивалась в размерах.

Когда Вселенную с размера теннисного мяча раздуло до одного миллиарда километров, ее возраст составлял 10 -12секунды, а температура упала до 10 16градусов. То есть ничтожная, непредставимо малая доля секунды миновала, а Вселенная – уже миллиард километров!

Прошла еще ничтожная доля мгновения, и вот уже возраст Вселенной 10 -6секунды, температура и плотность еще упали, а Вселенную расперло уже до 10 миллиардов километров. Много это или мало? Для современной Вселенной это не расстояние. Но именно тогда первичные частицы, которые называют кварками, начали слипаться и образовывать привычные нам протоны и нейтроны. Про кварки мы ранее ничего не говорили, потому что в современном мире они не существуют: кварки в свободном виде могут быть только при тех немыслимых температурах и энергиях, которые были в той ранней Вселенной – только тогда хватало внешней энергии, чтобы разорвать слипшиеся кварки. А сегодня все кварки прочно связаны в нейтронах и протонах, образующих неразделимую конструкцию, и нет таких сил, которые могли бы разорвать нейтрон или протон на кварки – все эти силы остались в далеком и чудовищно горячем прошлом нашего мира.

И вот здесь самое время обратить ваше внимание на один хитрый механизм эволюции, то есть развития, усложнения систем. Заключается он в следующем: как только внешняя энергия среды падает ниже какого-то уровня, становятся возможными сложные структуры, потому что их перестает разрывать внешняя агрессивная среда. При энергиях Вселенной ниже определенной кварки намертво сцепились друг с другом, и уже случайные столкновения частиц друг с другом стали не такими энергичными, как прежде, чтобы оторвать один кварк от другого. И мы получили нейтроны и протоны.