Модель Большого Взрыва

  Когда Вселенной было 10^-43 с, все фундаментальные взаимодействия в природе были объединены и имели одинаковую интенсивность. Через 10^-23 с возникли тяжелые фундаментальные частицы – кварки и антикварки. По мере уменьшения температуры и роста времени за счет аннигиляции число пар этих тяжелых частиц уменьшилось, затем они быстро исчезли. Через 10^-2 с после Большого взрыва наступает время лептонов. Затем от ~ 1 до 10 с вселенная потеряла и эти частицы, которые при аннигиляции превратились в фотоны. Но фотонам не хватало энергии, чтобы образовать электрон-позитронную пару, поэтому над веществом преобладало излучение.

  Через ~ 100 с после Большого взрыва температура вселенной упала до 10⁹ К, и скорости оставшихся протонов уменьшились настолько, что за счет ядерных сил притяжения они начали соединяться в ядра легких элементов. В основном гелия, лития, бериллия. После нескольких часов образование этих ядер закончилось. Этот период называют временем нуклиосинтеза. Далее в течении миллионов лет вселенная расширялась и охлаждалась. Когда температура стала 10⁴ К энергия электромагнитного притяжения ядра и электрона стала больше энергии фотонов, и тогда стали образовываться атомы. Фотоны перестали взаимодействовать с веществом – Вселенная стала прозрачной, началось образование звезд и галактик. С момента Большого Взрыва реликтовое излучение заполняет нашу Вселенную. За это время температура упала с 10⁴ К до 3К в наше время. Это и есть реликтовое излучение. Таким образом, реликтовое излучение несет информацию о молодой Вселенной, когда ей исполнился всего 1млн лет.

  Можно построить схему физической истории  Вселенной.

  В начальный период времени прозрачная Вселенная была однородным «бульоном» из элементарных частиц, ядер, атомов, и фотонов. Затем флуктуационно возникают области, где плотность материи несколько выше. Это приводить к увеличению гравитации в этих областях, а значит, к отставанию этих областей от общего темпа расширения Вселенной. Атомы и частицы в этих областях за счет уменьшения объема испытывали большее число столкновений, газ разогревался. Возникали термоядерные реакции. Давление внутри области возрастало, область переставала сжиматься [1].

  Изложенный  сценарий принято называть именно сценарием, а не гипотезой – несмотря на свою фантастичность он не имеет в  настоящее время конкурентоспособных  альтернатив. Он основан на использовании  некоторых общих положений современной  физики элементарных частиц и космологии. При описании деталей процессов превращений материи приходится предполагать, что при сверхвысоких температурах начального этапа существовали сверхтяжелые элементарные частицы к огромными массами. Проверить это предположение невозможно, так как в современной Вселенной невозможно создать необходимую для этого концентрацию энергии. Изложенный сценарий приводит к выводу, что расширение Вселенной будет вечным.  

ГЛАВА 5. КРИТИКА ТЕОРИИ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

  Хотя  модель Большого Взрыва в общих чертах объясняет многие факты, некоторые ученые подвергают сомнениям ее основные положения.

  Одни  полагают, что Вселенная стационарна, то есть не эволюционирует, и не имеет  ни начала, ни конца во времени. Сторонники такой точки зрения отвергают расширение Вселенной, а красное смещение объясняют гипотезой о «старении» света – гипотеза Дирака.

  Одни  считают, что электромагнитные силы, порождаемые плазмой, играли более  существенную роль в формировании Вселенной, чем гравитация. Сторонником этой теории был шведский астрофизик Х. Альфен. Он считал, что межзвездное пространство заполнено длинными «нитями» и другими структурами, состоящими из плазмы. Силы, которые понуждают плазму образовывать такие фигуры, заставляют ее образовывать также галактики, звезды и звездные системы. Альфен считал, что Вселенная расширяется под влиянием энергии, которая выделяется при аннигиляции частиц и античастиц. Но это расширение происходит несколько медленнее [2].

  Против  закона Хаббла выступает американский астроном Х. Арп. Он называет соотношение Хаббла «единственным шатким предположением, лежащим в основе современной астрономии и космологии». Арп сообщает, что он наблюдал много объектов, которые не следуют закону Хаббла. Он считает, что красное смещение истолковано недостаточно корректно [3].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  Сценарий  Большого Взрыва в целом оправдывает  доверие научного мира, за исключением  первых мгновений эволюции Вселенной, но не может объяснить конкретную причину Большого Взрыва, не дает ответа, почему мощность взрыва была именно такой, кокой была – не больше и не меньше. Также теория не может объяснить причину крупномасштабной однородности Вселенной, но одновременно в меньших масштабах допускает наличие в прошлом отклонений от однородности, которые и привели к возникновению галактик. При этом предполагается, что расширение происходит с большей степенью однородности и изотропности, а удаленные друг от друга неоднородности причинно между собой не связаны.

  Словарь терминов

  Большой Взрыв – гигантский взрыв, в результате которого образовалась Вселенная.

  Галактика – Млечный Путь – наша звездная система, включающая звезды. В том числе Солнце со всеми планетами.

  Изотропность – независимость свойств среды от направления, одинаковость свойств пространства по всем направлениям.

  Кварки – гипотетические элементарные частицы с дробным электрическими барионным зарядами, спином 1/2 , комбинация которых с антикварками образует адроны.

  Космология –изучение и представление о Вселенной как едином целом.

  Красное смещение – увеличение длин волн линий в спектре излучения источника по сравнению с линиями эталонных спектров возникает, когда расстояние между источником излучения и приемником увеличивается.

  Лептоны – элементарные частицы со спинов 1/2 , не участвующие в ядерных взаимодействиях. К ним относят: электроны, нейтрино, античастицы.

  Реликтовое  излучение – космическое электромагнитное излучение, связанное с эволюцией Вселенной после рождения; фоновое космическое излучение, спектр которого соответствует температуре 2,7 К.

  Сингулярность – точечный объем с бесконечно большой плотностью.

  Флуктуация – случайное отклонение системы от равновесия.

  Фотон – квант света, квант электромагнитного поля, одна из нейтральных частиц нулевой массой и спином. 

  Список  используемой литературы 

1. Горбачев  В.В. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. – М.: Оникс, 2008. – 704 с.
2. Дубнищева Т.А. Концепции современного естествознания: Учебник/ под. ред. М.Ф. Жукова. – Новосибирск: ЮКЭА, 1997. – 832 с.
3. В пучинах Большого Взрыва: http//www.goldentime.ru
4. Линевивер Ч., Девис Т. Парадоксы Большого Взрыва: http//www.klein.zen.ru