Гипотезы происхождения Вселенной. Концепция «Большого взрыва»: этапы развития Вселенной. Реликтовое излучение. Разбегание галактик. Закон Хаббла. Будущее Вселенной.

Происхождение Вселенной — любое описание или объяснение начальных процессов возникновения существующей Вселенной, включая образование астрономических объектов (космогонию), возникновение жизни, планеты Земля и человечества.

Гипотезы происхождения Вселенной:

1. Теологические гипотезы («божественное творение»).

2. Гипотеза Большого взрыва (Big Bang).

3. Гипотеза «бесконечно пульсирующей Вселенной».

Большой взрыв (англ. Big Bang) — космологическая теория начала расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13, 7 ± 0, 13 млрд лет назад из некоторого начального сингулярного состояния с гигантскими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. В последнее время ученым удалось определить, что скорость расширения Вселенной, начиная с определённого момента в прошлом, постоянно увеличивается, что уточняет некоторые концепции теории Большого взрыва.

Согласно теории Большого Взрыва, ранняя Вселенная представляла собой горячую плазму, состоящую из фотонов, электронов и барионов. Благодаря эффекту Комптона фотоны постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы, испытывая с ними упругие столкновения и обмениваясь энергией. Таким образом, излучение находилось в состоянии теплового равновесия с веществом, а его спектр соответствовал спектру абсолютно чёрного тела.

Этапы эволюции Вселенной:

1. Сингулярность

2. Большой взрыв (0-10-43 с, инфляционное расширение)

3. Адронная эра (10-6 с)

4. Лептонная эра (1 с, ядра водорода, синтез гелия)

5. Фотонная эра, или эра излучения (1 неделя, аннигиляция электронов и позитронов, разделение поля и вещества)

6. Звездная эра (1 млрд. лет, образование звезд, галактик)

7. Текущий момент (13, 5 млрд. лет)

Реликтовое излучение (или космическое микроволновое фоновое) — космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2, 725 К.

Существование реликтового излучения было предсказано теоретически в рамках теории Большого взрыва.

Разбегание планет

В 1929 году астроном Эдвин Хаббл сформулировал закон всеобщего «разбегания» галактик, получивший затем его имя: чем дальше от нас звезда, тем быстрее она удаляется. Если галактики разбегаются, то это значит, что раньше они были ближе друг к другу, иначе вся Вселенная вообще была сжата если не в точку, то в нечто очень маленькое, а потом последовал «большой взрыв». Зная скорость разбегания галактик после «большого взрыва», можно подсчитать и время, которое прошло со времени «взрыва». Проблема подсчёта этого времени не так уж и проста. Несмотря на очень сложные подсчеты никто до сих пор точного ответа не дал, однако в общем учёные сходятся на времени от 13 до 20 миллиардов лет.

Закон Хаббла (закон всеобщего разбегания галактик) — эмпирический закон, связывающий красное смещение галактик и расстояние до них линейным образом.

С точки зрения классической механики, закон Хаббла можно наглядно объяснить следующим образом. Когда-то давно Вселенная образовалась в результате Большого взрыва. В момент взрыва различные частицы материи (осколки) получили различные скорости. Те из них, которые получили бо́ льшие скорости, соответственно успели к настоящему моменту улететь дальше, чем те, которые получили меньшие скорости.

Судьба Вселенной

В зависимости от средней плотности и свойств материи и энергии во Вселенной, она или будет продолжать вечное расширение, или будет гравитационно замедляться и, в конце концов, схлопнется обратно в себя в Большом Сжатии. Данные, имеющиеся в настоящее время, позволяют утверждать, что не только материи и энергии недостаточно, чтобы вызвать сжатие, но и что расширение Вселенной происходит с ускорением. Другие идеи о судьбе Вселенной включают теории Большого Разрыва, Большого Замерзания и тепловой смерти Вселенной.