10 фактов о Большом взрыве, которые вы могли не знать

Если вы спросите ученого, как появилась Вселенная, он наверняка ответит: «Из Большого взрыва». Наша Вселенная полна звезд и галактик, отделенных друг от друга пустым пространством — все это вышло из сверхплотного сгустка, в котором не было даже атомов. За последние 100 лет ученые узнали множество потрясающих фактов о природе всего сущего, но многие люди до сих пор не знакомы и с малой частью этих открытий. «Футурист» собрал 10 интересных фактов о Большом взрыве.

Факт №1: Эйнштейн был против

Альберт Эйнштейн поначалу не принимал теорию Большого взрыва. Общая теория относительности Эйнштейна была революционной теорией гравитации, предложенной в 1915 году в качестве преемника теории Ньютона. Эйнштейн смог рассчитать орбитальное движение Меркурия с точностью, недоступной ньютоновской теории. Также ученый предсказал существование гравитационных волн, которое подтвердилось несколько месяцев назад. Однако он, как и многие величайшие умы того времени, полагал, что Вселенная статична: она не изменялась в прошлом и не изменится в будущем. Когда бельгийский священник и ученый Жорж Леметр в 1927 году выдвинул идею о том, что Вселенная возникла из очень плотного однородного сгустка и в настоящее время постоянно расширяется, Эйнштейн написал ему: «Ваши вычисления правильны, но ваше знание физики — ужасно».

Факт №2: Хаббл понял, что Вселенная расширяется

Эдвин Хаббл в 1929 году доказал, что Вселенная расширяется. В своем исследовании он показал: спиральные туманности в небе на самом деле — далекие от нас галактики. Ученый заявил: чем более удалена от нас галактика, тем быстрее она от нас отступает. Закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной, привел ученых к простой и вместе с тем гениальной идее Большого взрыва: ведь если Вселенная расширяется сегодня, значит, она была меньше и плотнее в прошлом!

Факт №3: Леметр предсказал «космическое яйцо»

Идея о Большом Взрыве витала в воздухе с 1920-х годов, но от неё отмахивались, как от надоедливой мухи. В 1922 году советский физик Александр Фридман разработал соответствующую теорию, которую Эйнштейн разнес в пух и прах, как и работу Жоржа Леметра. Даже после 1929 года, когда Хаббл вывел закон расширения Вселенной, гипотеза о том, что все сущее когда-то умещалось в крошечном сверхплотном сгустке, казалась бредом сумасшедшего или полетом фантазии. Однако Леметр еще до Хаббла смог обосновать свою мысль: он утверждал, что красное смещение галактик можно объяснить расширением пространства. Он также предположил, что у Вселенной было начало — так называемый «первобытный атом» или «космическое яйцо». Эти термины прижились в науке на долгие десятилетия.

Факт №4: Гамов понял, что Вселенная остывает и предсказал реликтовое излучение

Теория Большого Взрыва получила известность лишь в 1940-е годы, когда на ее основе ученые сделали поразительное множество предсказаний. Американский ученый Георгий (Джордж) Гамов, очарованный идеями Леметра, понял, что если Вселенная расширяется, то длина волны света с течением времени увеличивается, и, следовательно, Вселенная остывает. Если она сегодня охлаждается, то она когда-то была горячей. Гамов предположил, что в истории Вселенной был период, когда было слишком жарко для образования атомов и даже для формирования атомных ядер. Поэтому, когда Вселенная начала расширяться и остывать, должны были появиться простые частицы, а затем атомы. Это привело Гамова к мысли о существовании реликтового излучения — равномерно заполняющего Вселенную теплового излучения температурой всего на несколько градусов выше абсолютного нуля (2,7 кельвина).

Факт №5: Большой взрыв окрестил его противник

Название «Большой взрыв» (Big Bang) придумал Фред Хойл — самый пылкий клеветник теории. Хойл был приверженцем доминирующей на тот момент теории стационарной Вселенной. Выступая на радио BBC в 1949 году, ученый заявил в интервью: «Есть идея, что Вселенная появилась конечное время назад в ходе какого-то большого взрыва, а расширение Вселенной — последствия этого взрыва. Эта идея Большого взрыва показалась мне неудовлетворительной еще до того, как детальное исследование показало, что она приводит к серьезным трудностям».

Факт №6: Уборка помогла Пензиасу и Уилсону получить Нобеля

В 1964 году ученые Арно Пензиас и Боб Уилсон подтвердили существование реликтового излучения (космического микроволнового фонового излучения), предсказанного Гамовым. Ученые, работая с рупорной антенной в Bell Labs, обнаружили в небе равномерный радиосигнал отовсюду сразу. Пензиас и Уилсон, не понимая природы помех, попытались откалибровать сигнал. Когда это не сработало, они осмотрели антенну на предмет повреждений и обнаружили на ней голубиные гнезда и птичий помет. Ученые очистили антенну, но и это не сработало: она все так же принимала равномерный шум. Позднее Пензиас и Уилсон поняли, что источник излучения находится за пределами нашей галактики. Открытие принесло ученым Нобелевскую премию. Так что убираться у себя на рабочем месте иногда все же необходимо!

Факт №7: Для образования галактик нужно время

Подтверждение Большого взрыва помогает нам проследить историю формирования звезд, галактик и планет во Вселенной. Если Вселенная была горячая, равномерная и плотная, а во время ее расширения и охлаждения образовались атомные ядра и сами атомы, через какое-то время гравитация начала собирать разрозненные атомы материи в скопления. Первые звезды образовались за 50 — 100 миллионов лет, первые галактики собрались за 150-250 миллионов лет, а процесс рождения галактик размером с Млечный Путь может занять миллиарды лет. Первые планеты образовались лишь через несколько поколений жизни звезд, которые сожгли свое топливо и погибли в катастрофических взрывах сверхновых. С момента рождения Вселенной прошло 13,8 млрд лет.

Факт №8: Вселенная была однородна – но не совсем

Колебания в космическом микроволновом фоне показывают нам, насколько близко к идеально однородной Вселенная была в начале Большого взрыва. Температура реликтового излучения сегодня составляет 2,725 кельвинов, а ее колебания составляют лишь около 100 микрокельвинов. Тот факт, что тлеющие остатки Большого взрыва имеют небольшие неравномерности определенной величины, говорит нам о том, что Вселенная была равномерной в раннее время, а небольшие колебания дали начало всей материи — звезды, галактики и т.д. — которую мы видим во Вселенной сегодня.

Факт №9: Сингулярность – не единственный вариант начала Вселенной

Заманчиво экстраполировать горячую, плотную и расширяющуюся Вселенную к сингулярности, как Леметр сделал около 90 лет назад. Но есть наблюдения (например, квантовые флуктуации), которые говорят нам о том, что было другое состояние — такое, где вся энергия во Вселенной была присуща самому пространству. В какой-то момент пространство расширилось с экспоненциальной скоростью, и вещество «кристаллизировалось»: Вселенная, которая была меньше протона внезапно стала больше грейпфрута. Этот скачкообразный рост Вселенной назвали космической инфляцией. Гипотезу выдвинул Алан Гут в 1984 году.

Факт №10: У мира есть альтернативные концовки

Начало Вселенной в виде Большого взрыва не подразумевает аналогичного конца: мы не можем сказать, как именно наш мир умрет. Мы понимаем, что в период «детства» Вселенной гравитация, которая пыталась сжать расширяющуюся Вселенную, соревновалась с изначальным расширением, разносящим материю в разных направлениях. Мы знаем о существовании темной энергии, которую обнаружили всего 18 лет назад. И мы можем предположить, что расширение победит в этой гонке: галактики будут удаляться друг от друга с нарастающей скоростью, и температура Вселенной будет бесконечно падать. Произойдет так называемый Большой разрыв.

Мы можем предположить и другие сценарии «конца света». Но мы, читатели этой статьи, их все равно не проследим своими глазами, что бы ни твердили всевозможные самозваные гадалки и предсказатели.