Экстраполяция астрономических наблюдений в прошлое указывает на то, что Вселенная расширился из начального состояния, в котором вся материя и энергия должны огромную температуру и плотность. Физики не имеют единого взгляда на то, что именно предшествовало начальном сословные. Одной из возможных гипотез является гравитационная сингулярность .
Развитие событий
Панорамное изображение неба в инфракрасном диапазоне показывает распределение галактик за пределами Млечного Пути . Галактики обозначено цветом в соответствии с их красного смещения.
Очевидно Вселенная занимал чрезвычайно малый объем, в котором не действовали никакие или известные нам физические законы: они не действуют по критическим порогом, который известен как Комптоновская длина волны объекта. Поэтому события, инициировали взрыв остаются неизвестными. За10 -43 с Вселенная преодолел свою Комптоновское длину волны, после чего начали действовать обычные законы физики. Из-за чрезвычайного сжатия температура была очень большой ~ 10 000 трлн трлн градусов. Примерно после 10 -43 с ( время Планка ) начинается Планковская эпоха . В конце этой эпохи в произошел фазовый переход, который привел к следующей инфляционной эпохи - времени очень быстрого экспоненциального расширения. Это было обусловлено появлением четырех сил, действующих в современной Вселенной - притяжение, электромагнитной, а также слабой и сильной взаимодействия на субатомном уровне. В жестких условиях Большого взрыва эти силы были одной сверхсилой. Гравитация сразу выделилась, но все три другие оставались связаны, пока Вселенная не исполнилось 10 -35 с . После этого все силы начали действовать самостоятельно.
После инфляции (примерно 10 -34 с), в течение которой Вселенная расширился крайней мере в 10 26 раз, произошел процесс, в результате которого в мире вокруг нас больше частиц, чем античастиц . Инфляция закончила свое действие когда вселенной было 10 -12 с . Он был очень однородным, а расширение привело к падению температуры практически до -273 ° C.
Менее чем за 1 секунду Большой взрыв и инфляция образовали все вещество Вселенной 10 50 т . Вследствие распада X-бозонов образовывались электроны и нейтрино. через 1 секунду после взрыва температура во вселенной достигала 10 млрд ° C и кварки слились в протоны и нейтроны. В следующие 3 минуты начали образовываться химические элементы. После падения температуры до 1 млрд ° C создались условия для существования стабильных ядер. протоны и нейтроны сталкиваясь образовывали ядра гелия и легкого металла лития и тяжелых изотопов водорода . Пока протоны и нейтроны НЕ разлетелись далеко, Вселенная напоминал ядро огромной звезды, в которой происходил синтез элементов.
Данные спектрометра FIRAS обсерватории COBE, показывающие четкую корреляцию измеренного спектра реликтового излучения с моделью абсолютно черного тела, что предсказывается теорией.
Теория Большого взрыва опирается на «четыре экспериментальные столбы»:
Разбегания галактик по закону Хаббла.
Наличие реликтового излучения.
Распространенность химических элементов во Вселенной с преимуществом легких элементов: водорода и гелия.
Крупномасштабный распределение и эволюция галактик, о которой свидетельствуют астрономические наблюдения.
Критика теории
На сегодняшний день когда наука пика в технологическом развитии, существует множество альтернативных теорий. Кроме теории Расширение Вселенной, была также теория, что Вселенная является стационарным, то есть не эволюционирует и не имеет ни начала, ни конца во времени. Часть сторонников такой точки зрения отвергают расширение Вселенной, а красное смещение объясняют гипотезой о «старения» света . Однако, как выяснилось, эта гипотеза противоречит наблюдениям, например, наблюдается зависимость продолжительности вспышек сверхновых от расстояния до них . Другой вариант, что не возражает расширение Вселенной.
В некоторых теориях инфляции наша картина Большого взрыва, которую мы способны наблюдать, соответствует ситуации лишь в части Вселенной, которую мы можем наблюдать ( Метагалактике ), но не одинакова для всей Вселенной.
