Duran
27-08-2014 20:09:46
Теория Большого взрыва
Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может,
однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а
современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию
такой системы во времени, за исключением самого начального этапа – порядка сотой доли
секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе
фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения
данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне
достоверно.
Весь текст взят с сайта t-z-n.ru
Откуда произошло все или как нарушить принцип причинности? Наука начинается с философии.
Скрытый текст: :
Современные представления теории Большого взрыва и теории горячей Вселенной
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла
13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор
непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости
современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание,
считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 10 32 K (Планковская
температура) и плотностью около 10 93 г/см³ (Планковская плотность).
Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с
необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате
расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные
конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.
Приблизительно через 10 −35 секунд после наступления Планковской эпохи
(Планковское время – 10 −43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное
взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый
переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название
Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной
представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до
значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый
бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны
и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи,
которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в
излучение.
Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу –
образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего
наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали
ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения
температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором
гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва
температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до
этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в
равновесии).
После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое,
свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.
Начальное состояние Вселенной
Современные представления теории Большого взрыва и теории горячей Вселенной
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла
13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор
непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости
современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание,
считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 10 32 K (Планковская
температура) и плотностью около 10 93 г/см³ (Планковская плотность).
Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с
необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате
расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные
конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.
Приблизительно через 10 −35 секунд после наступления Планковской эпохи
(Планковское время – 10 −43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное
взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый
переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название
Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной
представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до
значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый
бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны
и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи,
которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в
излучение.
Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу –
образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего
наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали
ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения
температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором
гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва
температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до
этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в
равновесии).
После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое,
свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.
Начальное состояние Вселенной
Экстраполяция наблюдаемого расширения Вселенной назад во времени приводит при
использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий
гравитации к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом.
Более того, теория не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало
этому моменту (потому, что наша математическая модель пространства-времени в момент
Большого взрыва теряет применимость: при этом теория вовсе не отрицает возможность
существования чего-либо до Большого взрыва), а размеры Вселенной тогда равнялись нулю –
она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью и
сигнализирует о недостаточности описания Вселенной классической общей теорией
относительности. Насколько близко к сингулярности можно экстраполировать известную
физику, является предметом научных дебатов, но практически общепринято, что
допланковскую эпоху рассматривать известными методами нельзя. Многие учёные полушутя-
полусерьёзно называют космологическую сингулярность «рождением» (или «сотворением») Вселенной. Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории
относительности была доказана в числе прочих теорем о сингулярностях Р. Пенроузом и
С. Хокингом в конце 1960-х годов. Её существование является одним из стимулов построения
альтернативных и квантовых теорий гравитации, которые стараются разрешить эту проблему.
Дальнейшая эволюция Вселенной
Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от
экспериментально измеримого параметра – средней плотности вещества в современной
Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического
значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то
процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия,
возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные
данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать
однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла
13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор
непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости
современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание,
считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 10 32 K (Планковская
температура) и плотностью около 10 93 г/см³ (Планковская плотность).
Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с
необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате
расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные
конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.
Приблизительно через 10 −35 секунд после наступления Планковской эпохи
(Планковское время – 10 −43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное
взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый
переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название
Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной
представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до
значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый
бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны
и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи,
которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в
излучение.
Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу –
образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего
наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали
ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения
температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором
гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва
температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до
этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в
равновесии).
После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое,
свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.
Начальное состояние Вселенной
Современные представления теории Большого взрыва и теории горячей Вселенной
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла
13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор
непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости
современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание,
считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 10 32 K (Планковская
температура) и плотностью около 10 93 г/см³ (Планковская плотность).
Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с
необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате
расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные
конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.
Приблизительно через 10 −35 секунд после наступления Планковской эпохи
(Планковское время – 10 −43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное
взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый
переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название
Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной
представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до
значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый
бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны
и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи,
которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в
излучение.
Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу –
образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего
наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали
ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения
температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором
гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва
температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до
этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в
равновесии).
После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое,
свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.
Начальное состояние Вселенной
Экстраполяция наблюдаемого расширения Вселенной назад во времени приводит при
использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий
гравитации к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом.
Более того, теория не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало
этому моменту (потому, что наша математическая модель пространства-времени в момент
Большого взрыва теряет применимость: при этом теория вовсе не отрицает возможность
существования чего-либо до Большого взрыва), а размеры Вселенной тогда равнялись нулю –
она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью и
сигнализирует о недостаточности описания Вселенной классической общей теорией
относительности. Насколько близко к сингулярности можно экстраполировать известную
физику, является предметом научных дебатов, но практически общепринято, что
допланковскую эпоху рассматривать известными методами нельзя. Многие учёные полушутя-
полусерьёзно называют космологическую сингулярность «рождением» (или «сотворением») Вселенной. Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории
относительности была доказана в числе прочих теорем о сингулярностях Р. Пенроузом и
С. Хокингом в конце 1960-х годов. Её существование является одним из стимулов построения
альтернативных и квантовых теорий гравитации, которые стараются разрешить эту проблему.
Дальнейшая эволюция Вселенной
Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от
экспериментально измеримого параметра – средней плотности вещества в современной
Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического
значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то
процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия,
возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные
данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать
однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.
Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может,
однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а
современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию
такой системы во времени, за исключением самого начального этапа – порядка сотой доли
секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе
фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения
данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне
достоверно.
Весь текст взят с сайта t-z-n.ru
Откуда произошло все или как нарушить принцип причинности? Наука начинается с философии.
