Современные представления происхождения Вселенной. Теория Большого взрыва

      Турбулентность в каждом из фрагментов была весьма значительна, и облако дробилось еще больше, до тех пор, пока не остались области размером со звезду. Они уплотнялись и образовывали так называемые протозвезды (облако в целом называется протогалактикой). Затем стали загораться звезды, и галактики приобрели свой нынешний вид. 

Современные теории о дальнейшей эволюции вселенной. 

      Иногда  сегодняшнюю стадию эволюцию Вселенной  можно сравнить с фейерверком, который  окончился. Остались горящие искры, пепел и дым. Мы стоим на остывшем поле, вглядываясь в стареющие звезды и вспоминая красоту и блеск Вселенной.

      Что же ожидает нашу Вселенную в будущем, если она будет неограниченно  расширяться? О процессе продолжающегося  расширения нашей Вселенной свидетельствуют  почти все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя становится все более разреженной, галактики и их скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся либо в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, либо в нейтронные звезды или черные дыры. Эра святящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарные частицы  и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.

      Впрочем, черные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, черные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной. Если теория Хокинга верна, то черные дыры будут продолжать испускать излучение, но черным дыры (с массой равной массе Солнца) потребуется очень длительное время, прежде чем это заметно изменит что-то. Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем черные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня. Должно пройти около 10 ⁶⁶ лет, прежде чем черные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.

      Дж.Б.Берроу из Оксфордского университета и Типлер Ф. из Калифорнийского университета в своих работах нарисовали картину  отдаленного будущего неограниченно  расширяющейся Вселенной. Даже внутри старой нейтронной звезды сохраняется  еще достаточно энергии. Чтобы время от времени сообщать частицам, находящимся вблизи ее поверхности, скорость, превышающую скорость убегания. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц. По мнению Берроу и Типлера, если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого. За определенное конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела и черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, повсюду одинаковой, температуры.

      Второе  начало термодинамики показывает, что  конец эволюции Вселенной наступит, когда выровняется температура ее вещества. Так как тепло передается от более теплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается, и совершение дальнейшей работы становится невозможным. Эта мысль о «тепловой смерти» Вселенной была высказана еще в 1854 г. Г. Гельмгольцем (1821-1894). Интересно, что наше современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения черных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой, привели (более кружным путем) к тем же выводам, что сделал Гельмгольц.

      Мы  не можем знать точно, каков будет  исход противоборства расширения Вселенной  и гравитационного притяжения ее вещества. Если победит тяготение, то Вселенная когда-нибудь сколапсирует в процессе Большого сжатия, которое может оказаться концом ее существования, либо прелюдией к новому расширению. Если же силы тяготения проиграют «сражение», то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тяготение будет продолжать играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества. Вещество может превратиться в безбрежное море однородного излучения, либо продолжится рассеивание темных холодных масс. В неясном далеком будущем прошедшая эпоха звездной активности может оказаться лишь кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.

      На  сегодняшний день все данные говорят  о том, что наша Вселенная обречена на вечное расширение. Многим была бы по душе пульсирующая модель Вселенной, дающая надежду на возрождение пусть  не живых существ, то, по крайней мере, таких привычных вещей, как вещество и излучение. В любом случае нам остается принимать судьбу космоса такой, как она есть: Вселенную не выбирают. 

Проблемы  теории Большого взрыва. 

      Теория  Большого взрыва существует уже около 40 лет, и большинство астрономов считает ее справедливой. Однако было бы ошибкой думать, что в ней нет никаких неясностей. Эта теория не дает ответов на ряд важных вопросов, а некоторые ее выводы не согласуются с наблюдениями.

      Единая  теория должна объяснять строение и  эволюцию Вселенной, и потому нам стоит разобрать ее недостатки. Во-первых, теорию Большого взрыва нельзя назвать простой, она состоит из нескольких теорий, или, по крайней мере, имеет множество вариантов. Согласно этой теории Вселенная расширяется, не теория не объясняет, что вызвало расширение или, что в конце концов произойдет с Вселенной. Впрочем, она дает нам косвенные свидетельства того, что Вселенная началась со взрыва огромной силы и что в зависимости от количества вещества расширение может либо продолжаться бесконечно, либо прекратиться, и Вселенная снова сожмется в точку.

      Другая  проблема связана с однородностью  пространства. Если смотреть с Земли, то Вселенная (в крупном масштабе) кажется одинаковой во всех направлениях. Плотность распределения галактик и их тип в целом одинаковы. Более того, одинаковы во всех направлениях и характеристики реликтового излучения. Однако, если задуматься, возникает вопрос, почему это так. Если предположить, что Вселенная родилась, скажем, 18 миллиардов лет назад, то галактики, которые находятся сейчас на расстоянии 20 миллиардов световых лет, никак не могли «вступить в контакт» друг с другом, так как иначе сигнал должен был бы двигаться со скоростью, больше световой, а это, как мы знаем невозможно. (В 1997г. исследователи Американского университета с помощью расположенных в Англии радиотелескопов зафиксировали взрыв в одной из черных дыр, находящейся в центре квазара G.S.R. 1915, примерно на расстоянии 40000 световых лет от Земли. Масса этой дыры во много раз больше массы нашего Солнца. Так вот, эта дыра после взрыва выбрасывает из своего центра раскаленную массу, порой со скоростью, по-видимому, превышающей скорость света.). Иначе говоря, Большой взрыв был настолько мощным, что некоторые районы ранней Вселенной оказались полностью отрезанными друг от друга и по мере расширения так и остались изолированными.

      Суть  проблемы такова: если различные области  ранней Вселенной были отрезаны друг от друга, и между ними не могло  быть никакой связи, то, как получилось, что эти области одинаковы?

      Теория  Большого взрыва не может объяснить  сингулярность. На деле, как выяснилось, мы не уверенны даже в том, что она  вообще существует. Кроме того, теория Большого взрыва излагается в понятиях общей теории относительности, а  квантовой версии этой теории у нас нет. Главная трудность при попытке изложить общую теорию относительности на языке квантов заключена в том, что по теории относительности пространство искривлено. В обычной квантовой теории, например, в квантовой теории электромагнитного поля, мы имеем дело с плоским пространством. Из-за отсутствия такой «квантовой версии» общей теории относительности мы мало знаем о сингулярности и о том, что произошло сразу после взрыва. Из теории Большого взрыва не ясно и что происходило до него. Что, к примеру, было до «нулевого» времени? Существовала ли другая Вселенная, которая взорвалась, дав жизнь нашей? Вполне вероятно, однако у нас нет тому никаких доказательств и, возможно, никогда не будет.

      Еще одна трудность связана с происхождением галактик. По словам Фреда Хойла, «горячий Большой взрыв… это неверное понятие, потому что в результате такого взрыва не могли образоваться галактики». Мы уже упоминали раньше, что они образовались в результате флуктуации в гигантском облаке газа, которое распространилось по всей Вселенной. О том, как мог происходить этот процесс, было написано множество работ, которые, впрочем, в большинстве своем имеют чисто умозрительный характер. Конечно, некоторые идеи кажутся многообещающими, и это окрыляет, но неясного еще очень много.

      В соответствии с теорией Большого взрыва во Вселенной должно быть множество  магнитных монополей (частиц с одним  магнитным полюсом). Но до сих пор, как уже говорилось, не найдено  ни одного. Сообщения об этих частицах появились, но ни одно не подтвердилось. 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Проблема  начала остается до конца не решенной. Ученых беспокоят новые вопросы: что представляла собой взорвавшаяся частица, в силу чего происходило  и продолжает происходить расширение Вселенной, как эволюционировало вещество в раздувающемся мире?

      Ответы  не достаточно полные, приносят уже  другие теории. Точечную частицу-родоначальницу изучают законы сингулярности, расширение Вселенной – теория Фридмана, развитие вещества – теория Гамова. Каждое из этих учений вносит свой ощутимый вклад в познание истины.

      Благодаря им мы узнаем наше общее прошлое, постигаем  сущность мировых процессов, пытаемся заглянуть в будущее. Чем глубже мы исследуем мировые законы, тем  с большим успехом сможем применить  свои знания в практической деятельности.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Азимов  А., «Выбор катастроф», СПб.: 2002

2.   Бердышев С., «Законы космоса», М.: 2002  

2. Левитан Е.П. «Эволюционирующая Вселенная», «Просвещение», Москва, 1993 г.

3. Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной», 3 издание, «Наука», Москва, 1993 г.