Історія всесвіту

Що було на місці Всесвіту раніше ніхто не знає. Деякі вчені вважають, що поза часом і простором існувала безконечна кількість всесвітів, і всі вони прагнули сформуватися. Нашому Всесвіту це вдалося. Спочатку Всесвіт був менший від атома. Коли його температура з нескінченно високої знизилася до 10 мільярдів мільярдів мільярдів градусів С, він розширився до розмірів футбольного м'яча.

Учені визначають такі ери історії Всесвіту: адронну, лептонну, еру випромінювання, еру речовини.

Адронна ера складається з таких подій: виділення сил гравітації, виділення сильної взаємодії, утворення нейтронів і протонів, виділення електромагнітної і слабкої взаємодій.

Лептонна ера характеризується тим, що електрони і позитрони перебувають у стані теплової рівноваги з випромінюванням.

Ера випромінювання — це утворення ядер Гідрогену і Гелію. Наприкінці ери випромінювання енергія електромагнітних хвиль перебільшує енергію речовини.

Ера речовини: на початку ери електромагнітне випромінювання відділяється від атомів. Всесвіт стає нейтральним і темним. Далі відбуваються утворення атомів Гідрогену і Гелію, поява хмар водню і гелію, виникнення квазарів, утворення нашої Галактики, утворення перших зір, утворення Сонячної системи, виникнення життя на Землі. До ери речовини входить і сучасна епоха.

Під словом «Всесвіт» розуміють сукупність усього, що існує в Космосі.

Сингулярність – це початковий момент зародження Всесвіту, в який значення густоти і температури матерії були дуже великі. Усі чотири фундаментальні взаємодії (сильна, електромагнітна, слабка і гравітаційна) об’єднані в одну. Розміри Всесвіту наближаються до нуля.

Спочатку Всесвіт мав вигляд крихітної кульки, яка вміщувала всю речовину й енергію, як і сучас­ний Всесвіт. Це була хаотична суміш найдрібніших частинок і сил. Проте замість чотирьох сил, які роз­різняють зараз учені, була одна Надсила. У такому вигляді Всесвіт проіснував лічені долі секунди. Протягом неймовірно малого інтервалу часу Над­сила розщепилася на чотири окремі сили.

Отже, за малі долі секунди почалося розширення простору в мільярди мільярдів разів — від розмірів м'яча до теперішніх розмірів Всесвіту. На початку свого існування Всесвіт був стиснутий до розмірів маленької розпеченої кулі вели­чезної густини, її розширення но­сило характер вибуху, при цьому утворилася енергія і речовина, а потім атоми, газові хмари і туманності. Це й був Великий ви­бух. Всесвіт продовжує розширю­ватись і понині.

Космологія – це розділ астрономії, що вивчає Всесвіт як єдине ціле і пояснює його сучасний стан, зокрема й існування в ньому людини.

Основа сучасної космології будується на науковій теорії (загальній теорії відносності) та філософських принципах.

За допомогою математичних обчислень і наукових експериментів. У величезних пристроях — ядерних прискорювачах — було створено умови, за яких сформувався Всесвіт. У магнітному полі частинки розганялися до надвисоких швидкостей, а потім зіштовхувались між собою.

Спостерігаючи рух найвіддаленіших галактик, вчені дізналися, з якою швидкістю розширюється Всесвіт. Це дало змогу розрахувати, скільки часу знадобилося об'єктам у Всесвіті, щоб розійтись на ті відстані, які зараз їх розділяють. Учені визначили, що вік Всесвіту — від 13-15 до 20 млрд років, його хімічний склад: 25% Не, 74% Н, незначна кількість інших хімічних елементів. За сучасними уявленнями, Всесвіт розширюється, галактики віддаляються одна від одної. Тому спектральні лінії зміщуються. Розширення Всесвіту передбачене Олександром Фрідманом, виходячи із загальної теорії відносності, відкрите в 1929 р. Е. Хабблом.

Всесвіт безумовно розши­рюється, оскільки галактики від­даляються одна від одної. Про­те самі галактики не рухають­ся — розширюється проміжок між ними.

Червоне зміщення — це зміщення ліній спектрів галактик у бік довгих (червоних) хвиль, яке виникає, коли відстань між джерелом випромінювання та його приймачем (спостерігачем) збільшується. Червоне зміщення викликане ефектом Доплера. Знаючи червоне зміщення 2, можна визначити швидкість віддалення галактик. Якщо u«с = 3 • 10⁸ м/с, то u = сZ. За червоним зміщенням розраховують не тільки швидкість віддалення галактики, але й відстань до неї. За законом Хаббла:

u = Н₀r,

де r — відстань, Н₀ = 75 км/(с • Мпк) — стала Хаббла. Червоні зміщення виміряно для 10000 галактик.

Астрономи спостерігають наслідки Великого вибуху — віддалення галактик і слабке мікрохвильове випромінювання всього небосхилу

Реліктове випромінювання було передбачене в 1949 р. Г. Гамовим у рамках теоретичних моделей Великого вибуху. Космос заповнений однорідним й ізотропним мікрохвильовим випромінюванням, яке являє собою міжгалактичний фон.

Реліктове випромінювання — це кванти світла, що 15 млрд років тому відокремилися від елементарних частинок і почали самостійне поширення у Всесвіті. За допомогою реліктового випромінювання виміряно середню температуру Всесвіту, яка становить 2,7 К. Арно Аллан Пензіас спільно з Робертом Вільсоном експериментальне ви­явив фонове реліктове випромінювання в 1965 р. (Нобелівська пре­мія, 1978). Це відкриття підтвердило модель «гарячого Всесвіту», висунуту Г. Гамовим.

Перші зорі та галактики сформувалися зі згустків, які охолоджувались у хмарах водню і гелію — в процесі дроблення згустків на м'якші і густіші або в результаті злиття більш густих областей згустків.

Скільки проживе Всесвіт – це залежить від кількості речовини, яка міститься в ньому. Якщо густина речовини перевищить критичну, гравітація обмежить розширення і невдовзі може початися процес стискання Всесвіту. Якщо густина речовини менша за критичну, то Всесвіт розширюватиметься безконечно.

Джерела:

1. «Великий сучасний довідник школяра. 1-12 класи. Природничі науки». Видавництво «Клуб сімейного дозвілля», Харків, 2010 р.

2. «Енциклопедія про все на світі». Видавництво «Махаон-Україна», Київ, 2005.