Может ли теория большого взрыва быть ошибкой?

Хронология событий в теории Большого Взрыва

Так все выглядело в разрезе времени.

Основываясь на знаниях о нынешнем состоянии Вселенной, ученые предполагают, что все должно было начаться с единственной точки с бесконечной плотностью и конечным временем, которые начали расширяться. После первоначального расширения, как гласит теория, Вселенная прошла фазу охлаждения, которая позволила появиться субатомным частицам и позже простым атомам. Гигантские облака этих древних элементов позже, благодаря гравитации, начали образовывать звезды и галактики.

Все это, по догадкам ученых, началось около 13,8 миллиарда лет назад, и поэтому эта отправная точка считается возрастом Вселенной. Путем исследования различных теоретических принципов, проведения экспериментов с привлечением ускорителей частиц и высокоэнергетических состояний, а также путем проведения астрономических исследований дальних уголков Вселенной ученые вывели и предложили хронологию событий, которые начались с Большого взрыва и привели Вселенную в конечном итоге к тому состоянию космической эволюции, которое имеет место быть сейчас.

Ученые считают, что самые ранние периоды зарождения Вселенной — продлившиеся от 10-43 до 10-11 секунды после Большого взрыва, — по прежнему являются предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время, то очень сложно понять, каким же образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной. Кроме того, экспериментов с использованием тех возможных видов энергий, которые могли присутствовать в то время, до сих пор не проводилось. Как бы там ни было, многие теории о возникновении Вселенной в конечном итоге согласны с тем, что в какой-то период времени имелась отправная точка, с которой все началось.

Как появилась Вселенная?

Наиболее обоснованная теория происхождения нашей Вселенной гласит, что она родилась в процессе Большого взрыва. К такому выводу исследователи пришли, наблюдая за галактиками – они удаляются от нашей с огромной скоростью во всех направлениях, как будто движимы древней взрывной силой.

Бельгийский священник по имени Жорж Леметр впервые предложил теорию Большого взрыва в 1920-х годах, предположив, что начало Вселенной положил один-единственный атом. Эта идея получила развитие благодаря наблюдениям Эдвина Хаббла, а также открытию в 1960—х годах космического микроволнового фонового излучения (реликтового излучения или эха Большого взрыва) Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном.

Реликтовое излучение – фоновое микроволновое излучение, одинаковое во всех направлениях. Имеет спектр, характерный для абсолютно черного тела при температуре ~ 2.7 K.

Дальнейшая работа ученых помогла прояснить темп Большого взрыва. Вот что пишет об этом National Geographic:

Исследователи также отмечают, что с течением времени и охлаждением материи во Вселенной начали формироваться более разнообразные виды частиц, которые в конечном итоге конденсировались в звезды и галактики. Примечательно, что к тому времени, когда возраст Вселенной составлял миллиардную долю секунды, она достаточно остыла, чтобы четыре фундаментальные силы отделились друг от друга, что позволило сформироваться фундаментальным частицам.

Предидущие исследования в этой доказали, что кварк-глюонная плазма действительно существует.

И все же во Вселенной было недостаточно жарко и многие известные сегодня частицы (например протон), просто не успели сформироваться. В дальнейшем, по мере того как Вселенная продолжала расширяться, этот обжигающе горячий первичный суп, называемый кварк-глюонной плазмой, продолжал остывать. Вот так мы и подошли к самому интересному – недавно исследователи из ЦЕРН, работающие на Большом адронном коллайдере, смогли воссоздать кварк-глюонную плазму.

Зеркальная Вселенная

В 2014 году Джулиан Барбур из Оксфордского университета провёл
компьютерную симуляцию поведения атомов под воздействием гравитации.
Обнаружилось, что в процессе расширения частицы движутся в двух разных направлениях,
причём во времени. Барбур наложил данный феномен на модель развития Вселенной,
и пришёл к выводу, что после Большого Взрыва должны были образоваться две
вселенные, движущиеся в двух временных направлениях. То есть, по сути, по
«другую сторону» от «нашего» Большого взрыва располагается
зеркальная Вселенная, идущая по собственному пути развития. К сожалению для
любителей жанра путешествий во времени, мы не могли бы оказаться в прошлом,
переметнувшись в «параллельную реальность». Так как там всё развивается
ровно с той же скоростью, что у нас.

Теория Большого взрыва

Возможно ли немыслимое?

Одним из последних серьезных противников теории Большого Взрыва был ныне покойный космолог Джеффри Бербидж, который в начале своей карьеры отстаивал космологию стационарных состояний и не захотел отказаться от своей любимой теории даже после того, как ее опровергли. Позже он придумал сложную модель осциллирующей Вселенной, которая эффективно включает в себя множество маленьких больших взрывов. Так что на самом деле Бербидж принял теорию Большого взрыва, просто не сказал об этом.

Следующей идеей, отрицающей главенствующую космологическую теорию, является плазменно-космологическая модель Эрика Лернера, физика плазмы, который создал культ, следуя собственной точке зрения о том, что Большого Взрыва никогда не было. Неудивительно, что его модель совершенно не согласуется с данными наблюдений. Таким образом, является очевидным один-единственный факт: наше понимание Большого взрыва является неполным.

Вселенная непостижима для человеческого разума, но мы оставляем попыток

Широко распространенной теорий о том, что произошло в течение первой доли секунды во время Большого взрыва является теория космической инфляции, но она не доказана. Нынешний спор о скорости космического расширения может быть отражением нашего невежества относительно той ранней эпохи. Почему и как произошел Большой Взрыв – сплошная загадка. Все мы слышали рассуждения космологов о «мультивселенной», или об идее Вселенной с множеством начал, или о столкновении двух реальностей, создавших нашу Вселенную. Истина заключается в том, что никто не знает, какая из этих идей верна, если вообще верна. Но у них есть кое-что общее – все они принимают доказательства того, что наша нынешняя Вселенная возникла из интенсивно горячего, плотного раннего состояния — то есть все они принимают за отправную точку Большой взрыв.

Но существовало ли время до Большого Взрыва? Будет ли Вселенная расширяться вечно? Будет ли еще один Большой взрыв? Является ли Вселенная конечной или бесконечной? Существуют ли другие вселенные? Все эти волнующие, открытые вопросы еще долго останутся без ответа. Нам еще многое предстоит узнать о нашем месте в великом замысле природы. Но мы можем быть совершенно уверены, что, куда бы ни привели нас будущие теории и открытия, Большой Взрыв будет частью общей картины.

Радужная теория гравитации

Эта теория утверждает, что гравитация по-разному воздействует на свет
в зависимости от длины его волны. То есть, допустим, красный цвет чувствует её
сильнее, чем голубой. Это очень слабый, почти незаметный эффект, однако такие
объекты, как, например, сверхмассивные черные дыры, демонстрируют его в
достаточной мере. Ещё отчётливее он проявился бы в «начале времён». В
компьютерных симуляциях, учитывающих этот эффект, сингулярность Большого Взрыва
исчезала. В некоторых из них это грандиозное событие вообще не происходило, а
время начинало тянуться назад. То есть фактически данная теория намекает на то,
что Вселенная существовала всегда.

Как была создана Теория “большого взрыва”

В 1917 г. было обнаружено, что в спектре некоторых “туманностей”, спектральные линии явственно смещены к красному концу спектра. А надо сказать, что в ту пору, как и во времена Шарля Мессье, “туманностями”, из-за не совершенства оптических приборов, именовали любые светящиеся объекты на небосклоне, имеющие неясные очертания (т.е. “туманностью” могла быть и классическая туманность и далекая галактика и звездное скопление).

Эдвин Хаббл и красное смещение галактик

Что одним и тем же термином обозначались совсем разные объекты, выяснилось лишь десятилетие спустя, когда известный американский исследователь  Эдвин Хаббл с помощью крупнейшего на то время телескопа установил, что некоторые из туманностей являются скоплениями звезд. С тех пор туманностями астрономы называют лишь разреженные облака газа и пыли. Для объектов же, «распавшихся» на звезды и оказавшихся в действительности огромными и очень далекими от нас звездными системами, придумали термин галактики.

Постепенно к началу 30-х годов сложилось мнение, что главные вещественные составляющие Вселенной — галактики, каждая из которых в среднем состоит приблизительно из ста миллиардов звезд. Солнце вместе с Солнечной системой входит в нашу Галактику “Млечный путь”, и основная масса звезд которую мы наблюдаем на небосклоне, принадлежит той же галактике. Кроме звезд и планет Галактика содержит также значительное количество разреженных газов и космической пыли.

Когда в 1929 г. Эдвин Хаббл составил сводку всех известных к тому времени данных по «красному смещению» в спектрах галактик, результат получился неожиданным. За исключением знаменитой туманности Андромеды (галактика М31) и двух других ближайших звездных систем, в спектрах остальных галактик спектральные линии были смещены к красному концу тем сильнее, чем дальше от нас находились эти галактики.

Величина красного смещения была пропорциональной расстоянию до источника излучения — такова была строгая формулировка неожиданно открытого Хабблом закона, по-простому звучавшего так – если объект удаляется от наблюдателя, его спектр смещается в красную часть, и чем дальше объект от наблюдателя, тем сильнее происходит это смещение.

Расширяющаяся вселенная – проблема не только математики, но и философии!

Если приписать «красное смещение» хорошо известному физикам принципу Доплера (частота излучения объекта изменяется тем сильнее, чем быстрее объект наблюдения движется относительно наблюдателя), то получается, что все галактики с огромными скоростями (в сотни, тысячи и десятки тысяч километров в секунду) разлетаются прочь от Земли. Иными словами, все космические объекты не стоят на месте, а постоянно удаляются друг от друга, то есть Вселенная постоянно расширяется и делает это непрерывно.

Этот вывод казался поначалу явно ошибочным. Рушились сложившиеся веками представления о спокойной, стабильной Вселенной, а главное, был непонятен физический механизм, заставляющий галактики «разбегаться» друг от друга. К этим сомнениям научного характера примешивались и возражения чисто философские.

К началу 30-х годов широкую популярность приобрела теория конечной, замкнутой Вселенной, разработанная Альбертом Эйнштейном. При некоторых упрощающих предположениях о структуре Вселенной и использовании теории относительности можно доказать, что вследствие действия гравитации трехмерное космическое пространство должно быть замкнутым, конечным, хотя и безграничным, как поверхность шара. Это, правда, только аналогия, не больше. Если Вселенную и можно назвать шаром, то шаром четырехмерным, не поддающимся наглядному представлению. В сферическом замкнутом космосе Эйнштейна количество галактик хотя и очень велико, но все же конечно. Значит, конечна и масса такой замкнутой Вселенной, как конечны ее объем и радиус.

Астроном Эдвин Хаббл – в честь абы кого, целый космический телескоп не назовут!

Вторая часть

Сначала нажимаем на плакат, составленный из вертикальных кусков изображений самолёта и яблока. Нам нужно собрать самолёт, для этого нажимаем сначала 2ю слева кнопку, затем 4ю, затем крайнюю левую. Выходим из собранного плаката, жмём на механизм над ним — получаем задание найти 3 колеса. Жмём на аппарат в кабине справа — получаем задание найти батарейку. Идём на следующую локацию налево, жмём на средний иллюминатор «батискафа» — он открывается. Жмём на него ещё раз — получаем задание найти 2 колбы. Идём ещё левее, жмём на люк в «кувшине» дважды — получаем задание найти 4 вентиля.

Начинаем собирать всё необходимое прямо с этой крайней левой локации. 1й вентиль — на кране слева. Идём правее. 2й вентиль — прямо посреди экрана. Открываем люк с прорезью чуть правее тележки, спускаемся вниз. Кликаем на картину-паззл на стене, собираем картину, меняя по очереди два любых рядом стоящих квадратика. В итоге должно получиться так:

Выходим из увеличенного вида картины и тут же кликаем на колесо на ней — получаем 1е колесо. Открываем нижнюю створку шкафчика слева, забираем 2е колесо. Открываем сундук, смотрим в него, берём из него 3й вентиль, 1ю колбу, 3е колесо. Открываем люк в подпол, забираем 2ю колбу. Кликнув на деда, видим, что батарейку можно получить, починив какой-то большой агрегат. Поднимаемся от деда, идём на локацию правее, в правом нижнем углу забираем 4й вентиль.

Идём на локацию левее, открываем средний иллюминатор батискафа, вставляем в него колбы — попадаем к тому агрегату, который надо починить. Принцип такой же, как с паровозом в первой части — нужно собрать агрегат из 13 кусков, разбросанных по помещению. Вот то, что берём, и то, что должно получиться:

Слева от батискафа открывается дверца, за которой — батарейка. Забираем её.

Идём на локацию левее, кликаем вентилями на люк в кувшине, попадаем в задачу с трубами. надо собрать замкнутую систему, поворачивая куски труб. Должно получиться так:

Кувшин наполнен, мост разведён. Кликаем на верхнюю часть правой бутылочной башни — получаем задание найти 4 рычага с набалдашниками. 1й — тут же, на левом берегу у моста. Идём направо. 2й, с зелёным набалдашником — у железнодорожной развилки. Спускаемся к деду, забираем 3й из кадки с цветами. Поднимаемся, идём правее, забираем последний, 4й, с красным набалдашником, возле паровозика. Возвращаемся на самую левую локацию, вставляем рычаги в верхнюю часть правой бутылочной башни — попадаем в игру, где надо повторять показываемые сигналы. Смотрим на цвета и когда очередная лампочка из ряда снизу приглашающе мигает оранжевым, повторяем показанную комбинацию. Когда заполним весь ряд, выходим из игры и, кликнув на монитор у подножья бутылочной башни, попадаем в аркаду, в которой надо управлять пароходом. Кнопки вверх-вниз — для движения парохода, в кнопку с плюсом нажимаем, когда на экране есть заграждения в виде плюсов — они исчезают. Надо проплыть до конца маршрута, избегая стенки, китов и лодки. Вот к нам и корабль приплыл.

Идём на самую правую локацию, собранные колёса вставляем в механизм над плакатом с самолётом, а батарейку — в аппарат в кабине справа. Кликаем на стрелку вверх на этом аппарате — плакат поднимается, а под ним — головоломка. Кликаем на неё — получаем задание найти 24 цветных шара и треугольник.

На этой самой правой локации 7 шаров: слева от плаката, на фоне синей большой лампы, в траве у стрелки, слева за паровозом, на конце антенны на крыше кабинки, на самой кабинке в левом из трёх слотов, на вершине какого маленького агрегата справа внизу. Идём левее, собираем ещё 6 шаров: в верхем правом наросте на батискафе, за дверцей над агрегатом с проводами внутри, за дверцей в нижней части фонарного столба (открывается нажатием на красно-белый полосатый рычаг у железнодорожной развилки) и 3 — в семафорах. Спускаемся к деду и забираем ещё 6 шаров: в шкафчике у умывальника, в сундуке, в кресле, на тарелке на комоде, на полке за верхними дверцами комода, в подполе. Поднимаемся, идём левее, забираем треугольник с парохода и оставшиеся 5 шаров: из громкоговорителя на кувшине, 2 — с левого пристроя к кувшину, 2 — с фонаря. Возвращаемся к головоломке на самом правом экране, используем на неё треугольник и шары.

Кликаем на головоломку. Для её решения надо поменять местами шары таким образом, чтобы на внешней окружности были все зелёные, на среднем — все синие, на внутреннем — все оранжевые (видно по ободкам лунок для шаров). Для обмена используем единственную пустую лунку и повороты двух внутренних окружностей.

Кликаем на открывшийся лифт, собираем вторую часть паззла мира:

Основная критика

Сегодня существует множество статей, которые затрагивают теорию большого взрыва. Но в ней еще остается много неясного. Вселенная существует не так давно, поэтому нельзя сказать, что было до нее и что появится после. Сегодня ученые могут прогнозировать будущее, но сказать, как зародилась Вселенная до взрыва они не могут.

Но не все согласны с теорией. Так, часть ученые предполагает, что у мира нет начала и конца, он стационарен. В советской науке идею большого взрыва тоже долго не воспринимали, о ней было запрещено упоминать в словарях и книгах.

Интересно то, что еще в середине XX века Папа Римский Пий XII заявил, что теория о взрыве не противоречит католическим представлениям. Позже с одобрением выступили православные и протестанты, даже некоторые мусульмане согласились с ней.

Любая статья о теории большого взрыва порождает массу обсуждений. Сегодня теорию развивается множество ученых. Пока ничего нельзя сказать точно об эволюции Вселенной, однозначно только одно: мир развивается, и пока неизвестно, к чему именно он придет. Возможно, что процесс расширения остановится, и начнется сжатие.

Теория стационарной Вселенной

Согласно недавно восстановленной рукописи Альберта Эйнштейна, великий ученый отдал дань уважения британскому астрофизику Фреду Хойлу за теорию о том, что пространство может расширяться в течение неопределенного времени, сохраняя равномерную плотность, если постоянно будет появляться новая материя в процессе спонтанной генерации. В течение многих десятилетий многие считали идеи Хойла ерундой, но недавно обнаруженный документ показывает, что Эйнштейн как минимум серьезно рассматривал его теорию.

Теорию стационарной Вселенной была предложена в 1948 году Германом Бонди, Томасом Голдом и Фредом Хойлом. Она вышла из идеального космологического принципа, который гласит, что вселенная выглядит по существу одинаково в каждой точке в любое время (в макроскопическом смысле). С философской точки зрения он привлекателен, поскольку тогда у вселенной нет начала и конца. Теория была популярна в 50-60-х годах. Столкнувшись с указаниями на то, что Вселенная расширялась, ее сторонники предположили, что во вселенной постоянно рождается новая материя, в постоянном, но умеренном темпе — несколько атомов на кубический километр в год.

Наблюдения квазаров в далеких (и старых, с нашей точки зрения) галактиках, которых в наших звездных окрестностях не существует, охладили энтузиазм теоретиков, и ее окончательно развенчали, когда ученые обнаружили космическое фоновое излучение. Тем не менее, хотя теория Хойла не принесла ему лавров, он провел серию исследований, которые показали, как во вселенной появились атомы тяжелее гелия. (Они появились в процессе жизненного цикла первых звезд при высоких температурах и давлении). По иронии судьбы, он также был одним из создателей термина «большой взрыв».

Gameplay and Guide Tips

• This guide assumes you’ve read the General Information, paid attention to the in-game Tutorial and/or Help features or otherwise familiarized yourself with the gameplay.
• Click on the Blue Fireflies to fill up the Clue button. They appear 2 at a time and will tend to hover near tasks you need to complete. As soon as you’ve collected 2 Fireflies, 2 more will appear. You’ll need 30 Fireflies to fill it completely. In General Areas, click on it for a visual hint on what to do next (this will empty the Clue Button). In puzzles, click on it for a visual solution or strategy (this is always available). Move your cursor to see if you can interact with something. Often this will give you new tasks and/or items to find.
• There are Puzzle Pieces located on each level, in various areas. You must collect all the Puzzles Pieces (the amount is indicated on the right, at the beginning of the level) in order to advance to the next level.
• The game begins with a visual tutorial to get you familiar with the game mechanics and elements.
• The game only uses 1 Indicator, other than your system cursor. When you mouseover something, and see a Gear, you can interact with an object.
• Some items can be clicked on; however, you may need to complete another task before you can do anything with them.
• Most areas and Puzzles/Minigames do not close automatically. Click on the Cancel Button (Red “x” or Green “check mark” to exit.
• If you exit a Puzzle or Minigame before you complete it, any items you use will be returned to Inventory. You’ll need to use them again to complete it.
• All Puzzle Pieces will be indicated in white and interactive items/tasks with numbers. All other item/area indicators will be mentioned in the text of the walkthrough, the first time it occurs. If there are multiples, of an item, the color won’t be mentioned again. Additional/Alternate colors, numbers, arrows, lines and/or letters will be used where necessary and for clarification.

Что это значит

Зарождение нашей Вселенной — тайна, над разгадкой которой астрофизики бьются уже долгие годы. Несмотря на разнообразие различных теорий, наиболее популярными на данный момент считаются теория Большого взрыва и горячей Вселенной, согласно которым Вселенная возникла из сингулярного состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Благодаря открытиям, сделанным космическим телескопом «Спектр-РГ», ученым удалось в очередной раз это подтвердить.

Истоки теории Большого взрыва кроются в работах Альберта Эйнштейна, в которых он обозначил основы общей теории относительности. Практически сто лет спустя, — в 2014 году, — с помощью телескопа, установленного на Южном полюсе, американским астрофизикам удалось зафиксировать гравитационные волны, являющиеся своеобразным «эхом» Большого взрыва, что стало первым подтверждением данной теории.

Развитие астрофизики и современных технологий позволяет углублять знания о Вселенной и процессах, происходящих в ней, — в настоящее время в космос запущено большое количество обсерваторий, которые запечатлевают космические объекты и явления.

Например, в апреле 2021 года орбитальный телескоп NASA «Хаббл» обнаружил такое редкое явление как двойной квазар. Предполагается, что это два квазара, которые находятся в ядрах двух сходящихся галактик, которые впоследствии могут объединиться в сверхмассивные черные дыры.

Мерцающий свет двойных квазаров

(Видео: Hubble Space Telescope)

Охлаждение Вселенной

После взрыва все должно было снизить температуру.

Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.

Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась. Примерно на 10-6 секунде кварки и глюоны начали образовывать барионы — протоны и нейтроны. Кварки стали преобладать над антикварками, что в свою очередь привело к преобладанию барионов над антибарионами.

Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только «жертвами» на этот раз стали электроны и позитроны. После массового уничтожения оставшиеся протоны, нейтроны и электроны прекратили свое беспорядочное движение, а энергетическая плотность Вселенной была заполнена фотонами и в меньшей степени нейтрино.

В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.

Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.

С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию и в настоящий момент его температура составляет 2,7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C), а энергетическая плотность 0,25 эВ (или 4,005×10-14 Дж/м³; 400–500 фотонов/см³). Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет, однако оценка его фактического распространения говорит примерно о 46 миллиардах световых годах от центра Вселенной.