Несомненно, многих занимает вопрос: откуда взялся мир, в котором мы живем? И речь не только о планете Земля, но и о галактиках, вселенных вокруг нас. Взгляды ученых на этот вопрос разнятся. Каковы современные представления о появлении Вселенной – об этом сегодня.
Рабочая гипотеза: Теория большого взрыва
В 1927 году бельгийский астроном Жорж Леметр впервые предложил теорию расширяющейся Вселенной. Он предположил, что расширение Вселенной можно проследить до особой точки, которую он назвал «первоначальным атомом».
Теория большого взрыва гласит, что материя имела изначально бесконечную плотность и температуру. Это называется космологическая сингулярность. Именно с этого началось ее постепенное расширение. За этим расширением последовала космическая инфляция и резкое падение температуры. Во время этой фазы Вселенная раздувалась гораздо быстрее, чем скорость света (в 10 в 26 степени раз).
Впоследствии Вселенная снова нагрелась (став горячей плазмой) и элементарные частицы (кварки, лептоны) начали объединяться друг с другом – образовались первые протоны и нейтроны. А уже через несколько минут появились первые в истории Вселенной атомы – Водород и Гелий. Первые звезды же и галактики образовались спустя 400 миллионов лет.
Важнейшей частью модели Большого взрыва является реликтовое излучение – равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода. Именно оно на данный момент является главным доказательством состоятельности теории большого взрыва.
С тех пор прошло примерно 14 миллиардов лет, Вселенная продолжает расширяться и охлаждаться после Большого взрыва. Эта теория возникновения мира является доминирующей. Но какие же есть еще?
Теория вечной инфляции
Концепция инфляции была введена космологом Аланом Гутом в 1979 году, чтобы объяснить, почему Вселенная плоская. Именно этого объяснения не доставало Теории большого взрыва.
Эта теория гласит, что Вселенная в первые мгновения после образования была крайне нестабильной из-за значительного расширения. Поэтому она стала намного большей, чем можно было бы предположить и чем могут заглянуть наши лучшие телескопы. Также она проливает свет на однородность космического пространства.
Теория утверждает, что инфляционная фаза продолжается вечно. Другими словами, космическая инфляция продолжается в одних частях Вселенной и прекращается в других. Это приводит к сценарию мультивселенной, в котором пространство разбивается на «пузыри», вселенные внутри вселенных.
Конформная циклическая модель
Модель конформной циклической космологии предполагает, что Вселенная проходит через повторяющиеся циклы большого взрыва и последующих расширений. Общая идея состоит в том, что «большой взрыв» был не началом Вселенной, а скорее переходной фазой. Теория была предложена Роджером Пенроузом, математиком и физиком-теоретиком.
Впервые подобные идеи еще в 30-х годах прошлого века высказал Альберт Эйнштейн, сказав, что по достижении определенной точки Вселенная начинает коллапсировать и заканчивает Большим взрывом.
Мираж черной дыры
В 2013 году было проведено исследование, в ходе которого ученые предположили: наша Вселенная могла возникнуть из обломков, выброшенных из коллапсирующей четырехмерной звезды или черной дыры.
В процессе работы учеными была создана 4D модель звезды, во время коллапса которой образовывались трехмерные гигантские фрагменты. Одним из них могла бы быть наша Вселенная.
Модель космоса из «4D черной дыры» действительно объясняет, почему температура во Вселенной почти одинакова. Это также может дать ценную информацию о том, что именно вызвало космическую инфляцию через несколько секунд после возникновения мира.
Теория плазменной вселенной
На наше нынешнее понимание Вселенной в основном влияет гравитация, в частности Общая теория относительности Эйнштейна, с помощью которой космологи объясняют природу Вселенной.
Космология плазмы (или теория плазменной Вселенной) предполагает, что электромагнитные силы и плазма играют очень важную роль вместо гравитации. Первая теория плазменной Вселенной была предложена лауреатом Нобелевской премии Ханнесом Альвеном в конце 1960-х годов. Позже к нему присоединился шведский физик-теоретик Оскар Клейн.
Вместе они создали модель, в которой в космосе поддерживалось одинаковое количество материи и антиматерии, а на их границе возникала «амбиплазма». Такая плазма должна образовывать огромные пространства во Вселенной, решая вопрос асимметрии материи и антиматерии.
Теория медленного замерзания
Уже во время создания Теории большого взрыва ученые поняли, что Вселенная началась с сингулярности, а потом расширялась и охлаждалась постепенно. Именно остывание космоса позволило возникнуть галактикам, звездам, планетам.
Автором теории является Кристоф Веттерих, немецкий ученый. Он отказывается от теории нагревания вселенной, утверждая, что на самом деле она всегда состояла их холодных частиц, которые в определённый момент пробудились от охлаждения – так появился наш мир. Однако, космос продолжает охлаждаться и застывать.
Индуистская космология
Согласно индуистской мифологии, Вселенная следует бесконечной циклической модели. Это означает, что наша нынешняя Вселенная будет заменена бесконечным количеством вселенных. Каждая итерация Вселенной делится на две фазы: «Кальпа» (или день Брахмы) и «Пралайя» (ночь Брахмы), и каждая длится 4,32 миллиарда лет. Согласно индуистской мифологии, возраст Вселенной (8,64 миллиарда лет) больше, чем предполагаемый возраст Солнечной системы.
Модель устойчивого состояния
Модель устойчивого состояния утверждает, что наблюдаемая Вселенная остается неизменной в любом месте и в любое время. Она постоянно расширяется, материя создается, чтобы заполнить собой свободное пространство.
Идея стабильного состояния была впервые предложена в 1948 году космологами Германом Бонди, Фредом Хойлом и Томасом Голдом. Она была выведена из идеального космологического принципа, который утверждает, что Вселенная одна и та же, куда бы вы ни посмотрели, и всегда будет такой же.
История возникновения Вселенной вряд ли когда-то станет известна нам достоверно, что делает предмет еще более загадочным и интересным для исследования.
