6.2. Другие модели происхождения Вселенной

В историческом аспекте первыми моделями Вселенной были модели Солнечной системы, в центре которой располагалась не­подвижная Земля, неподвижная сфера со звездами и подвижные 5 планет, Солнце и Луна. Затем Аристарх Самосский в III в. до н. э. предложил гелиоцентрическую систему, возрожденную польским священником Н. Коперником в 1514 г. Сюда же мож­но отнести и античную систему Птолемея, согласно которой за последней сферой располагались ад и рай. Кстати, «модерниза­цией» этой модели занимались и немецкий астроном И. Кеплер (1571—1630) (эллиптические орбиты вместо круговых) и Г. Гали­лей. Все это продолжалось до появления законов Ньютона в не­бесной механике в XVIII в. Уже в это время (а идеи Джордано Бруно еще ранее — в XVI в.) возникли представления о беско­нечной Вселенной. В XIX в. они развились в представления о бесконечной в пространстве, но неизменной во времени Вселен­ной. Это была стационарная космологическая модель, которая по сути близка статической Вселенной Эйнштейна.

Предполагалось, что пространство — абсолютно, однородно и изотропно, а время — абсолютно и однородно, т.е. использова­лись «строительные материалы» классической механики и евк­лидовой геометрии. Это устраивало теологический подход к по­ниманию мира: система мира без начала и конца, как в про­странственном, так и во временном понимании. Бог создал — и все! С материалистической точки зрения можно предположить, что Бог в теологии — это и есть пространство и время в физике. Получалось, что мир в целом не эволюционирует. Пространство и время представлялись как жесткий каркас (они же абсолют­ные!) и не участвовали в процессах, т.е. рассматривались как па­раметры. Выражаясь на языке гуманитариев, можно сказать — оставались «равнодушными» на такой сцене жизни. Заметим при этом, что если неизменность пространства и времени вызывала некоторый дискомфорт, то бесконечность мира частично это не­удобство сглаживала. Можно даже сказать, что стационарная мо­дель мира выполняла как бы роль стыковочного узла между культурами Запада (рационализм) и Востока (мистицизм). Как мы уже знаем, в СТО и ОТО Эйнштейн предположил, что про­странство и время не абсолютны, а относительны и связаны между собой, причем скорость передачи взаимодействия конеч­на и равна скорости света с. Было показано, что геометрия про­странства и времени не является евклидовой и определяется на­личием материи в данной области. Пространство и время приоб­ретают динамические свойства, им приписывается кривизна, которая влияет на характер движения тел в данной области и ко­торая сама зависит от наличия и движения тел. Пространство и время уже не «равнодушная» сцена событий, а активные участ­ники, влияющие на события, регулирующие их.

В настоящее время существует много космологических кон­цепций, и нельзя, естественно, сказать, что уже установлена ис­тина в последней инстанции, учитывая еще указанную слож­ность астрофизических и космологических экспериментов.

6.2.1. Модель Большого Взрыва

Однако одна из уже современных таких теорий — теория Большого Взрыва (Big Bang) смогла к настоящему времени объ­яснить почти все факты, связанные с космологией.

В основе этой теории лежит предположение, что физическая Вселенная образовалась В результате гигантского взрыва при­мерно 15—20 миллиардов лет назад, когда все вещество и энер­гия современной Вселенной были сконцентрированы в одном сгустке с плотностью свыше Ю²⁵ г/см³ и температурой свыше Ю¹⁶ К. Такое представление соответствует модели горячей Все­ленной. Модель Большого Взрыва (БВ) была предложена в 1948 г. нашим соотечественником Г. А. Гамовым [51].

Возвращаясь к сгустку перед БВ, отметим, что неизвестно до­стоверно, как этот сгусток образовался. Из чего? И откуда взя­лось такое гигантское количество изначальной энергии? Тем не менее огромное радиационное давление внутри этого сгустка привело к необычайно быстрому его расширению — Большому Взрыву. Составные части этого сгустка теперь образуют далекие галактики, очень быстро удаляющиеся от нас. Мы наблюдаем их сейчас такими, какими они были примерно 10—14 млрд лет на­зад. Таким образом, расширение Вселенной оказывается естест­венным следствием теории Большого Взрыва. Заметим здесь, что открытие расширяющейся Вселенной и принятие научным сооб­ществом этого факта можно считать огромным мировоззренче­ским прорывом в интеллектуальном мире.

Г. А. Гамов также предположил, что всё элементы Вселенной образовались в результате ядерных реакций в первые моменты после БВ. Дальнейшие уточнения этой теории показали, что ядерные реакции действительно имели место, но привели только к образованию гелия. Спектр гелия наблюдали в солнечном из­лучении до того, как он был обнаружен на Земле, отсюда и на­звание этого элемента происходит от греческого Гелиос — Солн­це. Современные методы анализа излучения звезд и галактик по­казали, что почти все они состоят из водорода (-60%) и гелия (-20%). Лишь малая часть водорода и гелия содержится в звез­дах, остальное количество распределено в межзвездном про­странстве. В звездах, где температура исключительно велика, атомы полностью ионизированы и составляют высокотемпера­турную плазму. В межзвездном пространстве водород и гелий находятся в основном в атомарном состоянии. Таким образом, теория БВ согласуется с наблюдаемой распространенностью ге­лия во Вселенной. По современным представлениям около 98% существующего в природе гелия образовалось именно в первые секунды после БВ.