Большой взрыв – это не то, что вы думаете: 5 мифов о начале Вселенной, что было на самом деле

Большой взрыв — это то, о чем большинство людей слышали, понимая, что это ведущая теория происхождения Вселенной. Но многие люди придерживаются огромного количества заблуждений о том, что такое Большой взрыв. Это пять главных мифов, которые ученые обычно слышат о Большом взрыве и их опровержения, о которых рассказывает астрофизик Итан Сигел, пишет Big Think.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Вселенная, которую мы знаем сегодня, не существовала вечно. Несмотря на то, что нам видны несколько триллионов галактик, охватывающих расстояния в десятки миллиардов световых лет, существует предел тому, насколько далеко мы можем смотреть. Самая далекая галактика, которую мы когда-либо видели, находится на расстоянии в 34 миллиарда световых лет, а ее свет соответствует времени, когда Вселенной было всего 280 миллионов лет, то есть всего 2% от ее нынешнего возраста. Почему мы не можем видеть дальше этого? Причина не в том, что Вселенная конечна, на самом деле, она вполне может быть бесконечной, а скорее в том, что у нее было начало, которое произошло конечное количество времени назад: Большой взрыв.

Вселенная началась из горячего, плотного, заполненного материей и излучением состояния около 13,8 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется. Поэтому самые далекие галактики находятся намного дальше, чем в 13,8 млрд световых лет от нас. Вот 5 главных мифов о Большом взрыве и что было на самом деле.

Миф №1. Большой взрыв — это взрыв, с которого началась наша Вселенная

Каждый раз, когда мы смотрим на далекую галактику во Вселенной и пытаемся измерить, что делает ее свет, мы видим одну и ту же закономерность: чем дальше находится галактика, тем значительнее ее свет смещается в сторону все более длинных волн. Это называется красное смещение. Чем дальше мы смотрим, тем больше красное смещение объекта.

Поэтому имеет смысл думать, что более удаленные объекты отдаляются от нас с большей скоростью, и что мы можем проследить каждую галактику, которую видим сегодня, до одной точки в прошлом: огромного взрыва.

Но это полное заблуждение относительно того, что на самом деле представляет собой Большой взрыв. Дело не в том, что эти галактики движутся через саму Вселенную, а в том, что расширяется ткань пространства, из которой состоит сама Вселенная. Галактики кажутся удаляющимися друг от друга по мере расширения Вселенной.

Другими словами, идея первоначального взрыва вообще не имеет ничего общего с Большим взрывом. Это был не первоначальный взрыв, который заставил галактики разойтись друг от друга, а скорее физика расширяющейся Вселенной, управляемая общей теорией относительности Эйнштейна. Тот факт, что у нас есть Вселенная, которая подчиняется общей теории относительности как главному закону гравитации, и что наша Вселенная равномерно заполнена энергией, заставляет пространство с галактиками, содержащимися в нем, расширяться. Не было никакого взрыва, просто быстрое расширение, которое развивалось на основе кумулятивных гравитационных эффектов всего, что содержится в нашей Вселенной.

Миф №2.В пространстве есть точка, до которой мы можем проследить событие Большого взрыва

На самом деле нет центральной точки для события Большого взрыва. Сначала вы можете подумать, что если все кажется расширяющимся от всего остального, то мы можем экстраполировать все обратно к тому, когда все возникло в одном и том же месте.

Если мы проследим движения, которые мы видим во всех галактиках, обратно к центральной точке, вы можете задаться вопросом: где это?

Но даже постановка этого вопроса опирается на заблуждение, что Большой взрыв был подобен взрыву. В расширяющейся Вселенной каждое место в пространстве выглядит одинаково, по крайней мере, когда вы рассматриваете достаточно большой его объем. В больших масштабах Вселенная имеет одинаковую плотность, температуру и одинаковое количество галактик повсюду. И если вы экстраполируете это назад во времени, она будет казаться более горячей и плотной, но это потому, что само пространство тоже развивается и расширяется.

Большой взрыв не произошел в одной точке, а скорее произошел везде одновременно и сделал это конечное количество времени назад. Тот факт, что Вселенная не имеет повторяющихся структур, не имеет идентифицируемых краев и не имеет предпочтительного направления, все это свидетельствует о том, что не существует определенной точки происхождения Большого взрыва.

Миф №3.Вся материя и энергия в нашей Вселенной были сжаты в бесконечно горячее, плотное состояние во время Большого взрыва

Если Вселенная расширяется и охлаждается сегодня, то она должна была быть меньше, плотнее и горячее в прошлом. Этот аспект космологии верен. Фактически, вы можете представить себе возвращение назад настолько далеко, насколько позволяет ваше воображение, пока вы не достигнете размера, который становится бесконечно малым, что приводит к бесконечной плотности и температуре. Это заставляет задуматься о понятии сингулярности, где вся материя и энергия космоса были сжаты в одну точку. Возможно, вы подумаете, что это было мгновение Большого взрыва: бесконечно горячее, плотное состояние. Это не совсем неверно, но это устаревшее представление о Большом взрыве. Важно то, что это гипотеза и всего лишь одна из идей о том, как могла возникнуть наша Вселенная.

Миф №4.Большой взрыв делает неизбежным то, что наша Вселенная началась с сингулярности

Даже если Вселенная достигла максимальной температуры на ранних стадиях горячего Большого взрыва, все равно должна была быть фаза, которая предшествовала этому и установила эту горячую фазу.

Теория, которая устанавливает начальные условия для Большого взрыва, известна как космическая инфляция и была подтверждена несколькими доказательствами. Большой взрыв может описывать, откуда взялась наша Вселенная, по крайней мере, такой, какой мы ее знаем, но он вообще не описывает то, что было раньше.

Но существование сингулярности, как только вы принимаете период космической инфляции, которая предшествовала Большому взрыву, больше не является неизбежным. Фактически, принятие космической инфляции обязательно приводит к тому, что, если инфляция предшествует Большому взрыву, то она не приведет к Вселенной, которая достигнет бесконечно малого размера в конечной точке в прошлом. Вселенная расширяется экспоненциально во время инфляции, что означает, что она удвоится в размере в определенной временной шкале, если вы запустите часы вперед, но уменьшится вдвое в том же самом временном масштабе, если вы пойдете назад. Независимо от того, сколько половинок вы возьмете, вы никогда не достигнете нуля.

Все еще возможно, что была отдельная фаза, которая существовала до того, как произошла космическая инфляция. Если бы это было так, то мы должны были бы допустить возможность того, что Вселенная все-таки началась с сингулярности. К сожалению, у нас нет возможности наблюдать, измерять или проверять эту гипотезу с помощью наблюдаемой Вселенной. Мы можем только утверждать, основываясь на имеющихся у нас наблюдательных свидетельствах, что инфляция длилась по крайней мере какую-то крошечную долю секунды, не привела к сингулярности самой по себе или в начале горячего Большого взрыва, и что мы не знаем, что было до начала инфляции.

Миф №5.Пространство, время и законы физики не существовали до Большого взрыва

Если бы вы достигли истинной сингулярности или места, где вы достигли бесконечной плотности и температуры, законы физики нарушились бы. В общей теории относительности сингулярность находится там, где пространство-время может либо войти, либо выйти из существования, и без пространства-времени даже не обязательно существуют правила, управляющие физической Вселенной.

Но мы не достигаем сингулярности, когда говорим даже о самых ранних стадиях горячего Большого взрыва, и мы не достигаем сингулярности, когда говорим о периоде космической инфляции, который ему предшествовал. И, следовательно, законы физики не нарушаются. Это означает, что законы, которые мы знаем, безусловно, должны были существовать во время инфляционной фазы, которая создала сам Большой взрыв, и что как пространство, так и время должны были существовать. Но с имеющимися у нас знаниями еще много вопросов остаются без ответа.

Возможно, инфляция не длилась вечно и имела единичное начало, но также возможно, что она либо длилась вечно, либо даже имела циклический характер, с пространством и временем, которые в конечном итоге замыкались на себе.

Мы можем быть уверены, что даже до Большого взрыва пространство, время и сами законы физики определенно существовали, даже если мы не можем этого осознать в полной мере.

Как уже писал Фокус, ученые создали новую технологию строительства на Марсе. Для новой технологии строительства колонии на Красной планете нужны марсианский реголит, свет и неорганическая жидкая среда.