В началото имаше въпросителна. И тогава всичко останало. Край. Всички сме чували за теорията за Големия взрив (говоря за космологичния модел, а не за телевизионните серии), но е важно да разберем какво е тази теория и какво не. Нека поясня едно нещо, което е точно, разбираемо и смешно просто: теорията за Големия взрив не е теория за това как е създадена Вселената. Запишете това за записа. Коригирайте хората, когато грешат.
Въпросът е, че има много объркване от всички страни и би било по-добре нещата да са прости. Теорията за големия взрив е научен модел като всеки друг научен модел. Считаме, че е правилно, защото - вниманието - е подкрепено от широк спектър от доказателства.
От създаването си теорията за Големия взрив издържа десетилетия борби сред учени, които драскаха, биеха се, намушкваха отзад, критикуваха, подкопаваха, спореха, спореха и дори наричаха имена, опитвайки се да смажат своите съперници и да докажат, че тяхната алтернатива е по-добра. Защо? Защото който предлага най-добрата научна парадигма, ще получи безплатно пътуване до Стокхолм.
И в крайна сметка никой не отмени доказателствата. Вие знаете тази вселена, която се опитваме да разберем. Всяко ново наблюдение е гръмотевица сред дневна светлина в научния свят; две теории могат да влязат, но само една ще остане. И какво остава след десетилетия на наблюдение? Съвет: страхотно.
Доказателствата започват, когато Едуин Хъбъл забелязва, че всяка галактика, средно, лети далеч от всяка друга галактика. Вселената се разширява. Този факт вече е доста силен сам по себе си. От хилядолетия основното предположение (и няма кой да е виновен) е, че въпреки че нещата се променят тук, на Земята, далеч в небесата, всичко е сравнително непроменено. Звездите избухват, галактиките се сблъскват, но като цяло Вселената преди две седмици изглежда като вселената днес. Проверете след месец - същото. Хората си мислеха така.
И грешиха. Вселената днес изобщо не е като Вселената вчера, а утре ще бъде различна. И не само в местен мащаб.
И ако забележите, че всеки ден Вселената става все по-голяма, можете да положите логично усилие и да предположите, че отдавна Вселената е била … по-малка? Да? Предполагах? И ако ученият вътре във вас още не е умрял, веднага щом стигнете до тази нелепа и нелепа концепция, ще помислите за последствията и как да изпробвате тази съмнителна на пръв поглед теория.
Историята на последните 14 милиарда години е историята на плътността. Вселената се състои от куп всякакви неща: водород, хелий, миещи мечки, тъмна материя, хрущял, фотони, виенски колела, неутрино и т.н. Всичко това се проявява по различен начин с различна плътност, така че когато Вселената е била по-малка, един вид неща може да надделее над друг и физическото поведение на тези неща може да управлява хода на събитията.
Промоционално видео:
Например в наши дни Вселената е предимно тъмна енергия (каквато и да е тя) и нейното поведение се управлява от Вселената - в нашия случай това е период на ускорено разширяване. Но преди няколко милиарда години Вселената беше по-малка и цялата материя беше натъпкана. Поради тази плътност, владетелят на скалата беше материя, потискайки тъмната енергия, която беше по-скоро фонова завеса, отколкото двигателят на съвременността.
(Странична забележка: Поглъщането на тъмна енергия се случи почти по същото време, когато нашата Слънчева система се събираше на парчета и в същото време Вселената беше с около половината размер).
Раждането на епохата на тъмната материя може да не изглежда особено драматично, но с течение на времето - и колкото по-малка е вселената - толкова по-странни неща стават. Върнете се повече от 13 милиарда години, когато Вселената е била хиляда пъти по-малка от сегашния си размер и материята, която един ден ще състави цели галактики, ще бъде толкова плътно сгъната заедно, че дори атомите не могат да се образуват. Толкова е плътно, че всеки път, когато ядрото привлича електрон, ветровит, високоенергиен фотон се забива в него, избивайки електрона. Това е плазма и някога цялата Вселена е била в това състояние.
Пренавиване до днес, а останалата светлина от епохата, когато Вселената се охлади и разшири достатъчно, за да позволи на първите атоми да се образуват, продължава да свети през нас дори и сега. Но Вселената е по-стара и студена и тези високоенергийни гама лъчи са слаби микровълни, които създават фон, който прониква в пространството - космически микровълнов фон, реликтово лъчение, CMB.
CMB е не само един от основните признаци на Големия взрив (вид снимка на младата Вселена), но и прозорец в по-ранни времена. Въпреки че не можем да възприемем Вселената преди формирането на СМВ, физиката на онова време остави отпечатък върху самия радиационен фон. Важно е.
Колкото повече се връщаме назад във времето, толкова по-малко разпознаваме Вселената - тя е дори по-странна от плазмата. Върнете се назад във времето и открийте, че стабилните ядра не могат да се образуват. Още повече, протоните и неутроните не могат да издържат на налягане и да се израждат в своите компоненти: кварки и глюони. И тогава всичко е сложно.
Теорията за Големия взрив може да се обобщи така: веднъж цялата Вселена - всичко, което знаете и обичате, на Земята и в небето - беше компресирано в топка с температура трилион градуса с размер на ябълка. Или праскова. Или малко грейпфрут. Няма значение.
Това твърдение звучи нелепо, но ако бяхте казали за това преди няколкостотин години … щяхте да бъдете изгорени на клада и не църквата, а самите учени. Но колкото и луда да е тази теория, ние можем да изучаваме тази ера въз основа на нашите знания за физиката на висока енергия. Можем да симулираме физиката на Вселената от тази ранна ера и да проследим нейните последици до по-късни времена. Можем да правим прогнози и да правим наука.
Във "ерата на прасковата" възрастта на Вселената беше частица от секундата. Дори по-малко от фракция - 10 ^ -36 секунди или така. От този момент ние имаме груба картина как функционира Вселената. Някои въпроси, разбира се, остават отворени, но като цяло имаме поне неясно разбиране.
Колкото по-стара става Вселената, толкова по-ясна става нашата картина, но е страшно дори да осъзнаем, че нашите бедни маймунски мозъци са разбрали такава млада епоха на Вселената.
Дори по-рано нашето разбиране за Вселената става … замъглено. Силите, енергиите, плътностите, температурите стават твърде високи и разбирането на физиката, което сме натрупали от векове, не е до задачата. В много ранната Вселена гравитацията става особено важна в малък мащаб и това вече са камерите на квантовата гравитация, чиято система все още се изплъзва от съвременните физици. Просто нямаме представа какво се случва със силна гравитация в малък мащаб.
Просто. Не.
До тези 10 ^ -36 секунди ние просто не разбираме природата на Вселената. Теорията за Големия взрив фантастично точно описва всичко, което се е случило след това, но преди това е неразбираемо. В достатъчно малък мащаб дори не знаем дали думата „преди“има смисъл. На невероятно мънички везни (дори по-малки, отколкото можете да си представите на теория), квантовата природа на реалността придобива грозната си глава с пълна сила, превръщайки нашето приятелско пространство-време в джунгла, пълна с капани, капани и остри тръни. Концепциите за пространство и време просто не работят в този мащаб. Никой не знае какво се случва.
Разбира се, има някои идеи - модели, описващи какво би могло да "запали" или "сее" Големия взрив, но на този етап те са чисто спекулативни. Ако тези идеи получат подкрепа под формата на наблюдения - например специален отпечатък върху реликтовия фон - тогава да, можем да ги изработим.
Ако не, тогава те ще останат истории за лягане. Както между другото и всичко, което можем да кажем за случилото се преди Големия взрив.
Иля Кел
