Эволюция Вселенной

Попытка понять Вселенную – одна из вещей, которые приподни-мают человеческую жизнь над уров-нем фарса и придают ей черты вы-сокой трагедии.

Ст. Вайнберг

Модель расширяющейся Вселенной описывает крупномасштабные космические процессы. Она слабо принимает во внимание реальное распределение масс во Вселенной и некоторые иные локальные парамет-ры.

Вначале неимоверно стремительно, затем все бо-лее плавно и замедленно Вселенная расширялась, ее плотность понижалась, а температура падала.

При расширении Вселенной расширяется всё её пространство, а не только центральная часть. Другими словами, одновременно с расширением Вселенной расширяется собственное пространство этой Вселен-ной.

Современная наука выделяет такие основные эта-пы развития Вселенной:

1) Эра хаоса — до 10-44 сек.

2) Эра адронов — 10-44 — 10-4 сек., т.е. она длилась примерно одну десятитысячную долю секунды. Эту эру уже можно описать. Плотность изменилась с 1094 г/см3 до 1014 г/см3, а температура от 1033 градусов до 1012 градусов.

Вселенная представляла собой плазму, состоящую из сильно взаимодействующих друг с другом адронов. К ним относятся барионы (протоны, нейтроны, гиперо-ны ) и кратко живущие мезоны.

На этом этапе количество вещества и антивеще-ства отличалось на одну миллиардную часть. Такое совершенно ничтожное преобладание частиц над ан-тичастицами сыграло «судьбоносную» роль: на после-дующих этапах Вселенной было суждено состоять из вещества. Если бы на эволюционном «старте» на столь же малую величину преобладали античастицы, современная Вселенная состояла бы из антивеще-ства. И, наконец, при полном совпадении числа час-тиц и античастиц получилась бы модель пустой от ве-щества Вселенной.

И тогда в очередной раз встает коварный вопрос: не напоминает ли возникновение нашей Вселенной «игру в кости»? (См. сноску в конце Темы 9).

Однако, грандиозная (по масштабам последствий) случайность вызывает недоумение только тогда, ко-гда она единственная и неповторимая.

Но допустим существование бесконечного множест-ва вселенных, которые могут иметь самые разные «биографии» и «характеры». И тогда сразу ниспадет ореол роковой и непостижимой случайной предопре-деленности, которая проявилась в истоках нашей Все-ленной.

Мне кажется, что необходимость именно такого хо-да мыслей еще раз подтверждает, что подобная мно-жественность вселенных реально существует.

Что касается эры адронов в биографии нашей Все-ленной, то она кончилась, когда очень многие античас-тицы аннигилировали.

3) Эра лептонов длилась 10 сек., что несравненно дольше, чем предыдущие временные интервалы. За это время температура уменьшилась в 100 раз и стала 10 млрд. градусов. Плотность снизилась до 104 г/см3.

К лептонам относят электроны и позитроны; мюо-ны; нейтрино и антинейтрино (не имеют массы покоя и движутся со скоростью света). Важной составляющей частью Вселенной по-прежнему оставались высоко-энергичные фотоны.

4) Эра фотонов (эра излучения) – от 10 сек. до 1 млн. лет.

Температура понизилась с 10 млрд. до 3 тысяч гра-дусов. Плотность упала до 10-21 г/см3. Вещество и электромагнитное излучение обретали всё большую взаимную независимость, перестав непрерывно взаи-модействовать друг с другом.

Уже за первые 100 сек появились водород и гелий.

В конце первых трех минут, когда температура дос-тигла миллиарда градусов, стало достаточно «про-хладно» для образования из протонов и нейтронов сложных ядер, начиная с ядра тяжелого водорода – дейтерия.

Дальнейшее понижение температуры и плотности привело к образованию не только ядер, но и простей-ших атомов.

5) Эра вещества — с 1 млн. лет до настоящего времени. Выше говорилось, что атомы Н и Не начали появляться еще в эру излучения. Но все другие эле-менты – только в эру вещества. Спустя сотни миллио-нов лет непрерывно расширяющееся облако раска-ленных газов стало распадаться на отдельные облака, порождающие галактики и звезды .

«Хотя мы называем эпоху, в которую теперь жи-вем, эрой вещества, во Вселенной все же еще значи-тельно преобладает излучение… На каждую ядерную частицу приходится миллиард фотонов и миллиард нейтрино» .

Ныне химический состав Вселенной примерно та-ков: 69% — Н, 29% — Не, 2% — тяжелые элементы. Важ-ную роль играет кардинальная зарядовая асиммет-рия в изученной части Вселенной. В Солнечной сис-теме, нашей Галактике и далее вещество явно преоб-ладает над антивеществом.

Известный советский космолог Зельманов отмечал: в реальном эволюционном процессе структурно-масштабная лестница строилась, начиная с нижней ступени; затем возникли верхние; и только после этого – середина.

Одна из моделей допускает то, что расширение нашей Вселенной постепенно сменится этапом ее сжатия. Это возможно в том случае, если более точ-ные измерения и расчеты покажут, что средняя плот-ность вещества во Вселенной в настоящее время больше определенной «критической» величины. Сред-няя плотность должна превышать 4.10-28 г / см3, т.е. один грамм вещества должен занимать куб с ребром, равным расстоянию между Москвой и Владивостоком.

Другими словами, на каждый кубометр пространст-ва необходимо больше 10 протонов. В этом случае пространство будет замкнутым гипершаром. В против-ном случае пространство будет не замкнуто.

Вероятность подобного сценария (переход от этапа расширения Вселенной к этапу ее сжатия) возросла после того, как было обнаружено, что гравитационное притяжение галактик и их скоплений в несколько раз превосходит то, которое обеспечивает наблюдаемая материя. Это говорит о том, что существуют пока еще скрытые от наблюдений космические объекты. Воз-можно, скрытого вещества во Вселенной даже боль-ше, чем того, излучение которого фиксируют совре-менные наблюдательные средства.

Рубрики: | Дата публикации: 01.07.2010

Нужна курсовая или дипломная?