Теории образования Вселенной

// // Научно-популярные материалы //

Теория о расширяющейся Вселенной, предложенная советским математиком А. А. Фридманом (1888-1925) и бельгийским священником и астрофизиком Жоржем Леметром (1894-1966), к началу 1930-х годов получила широкое распространение. Леметр стремился развить ее дальше. Он пришел к заключению, что все имеющееся в наблюдаемой Вселенной — звезды, галактики, межзвездные газ и пыль — возникло в результате одного события. Другие космологи предлагали альтернативные теории.

Теория о расширяющейся Вселенной, предложенная советским математиком А. А. Фридманом (1888-1925) и бельгийским священником и астрофизиком Жоржем Леметром (1894-1966), к началу 1930-х годов получила широкое распространение. Леметр стремился развить ее дальше. Он пришел к заключению, что все имеющееся в наблюдаемой Вселенной - звезды, галактики, межзвездные газ и пыль - возникло в результате одного события. Другие космологи предлагали альтернативные теории. В 1931 году Леметру как священнику предложили представить Британской ассоциации по духовным вопросам теорию о расширяющейся Вселенной. Именно тогда он впервые выдвинул идею, что она возникла в результате события, которое он назвал первозданным атомом или космическим яйцом.

Многие ученые, поддерживающие идею Леметра о расширяющейся Вселенной, концепцию о первозданном атоме стали отрицать, поскольку это было похоже на библейскую историю, а значит, было ближе к религиозным убеждениям Леметра, чем к объективной науке. Альтернативная идея, предложенная в 1929 году Национальной академии наук американским астрономом Фрицем Цвикки (1898-1974), была названа гипотезой утомленного света. Согласно этой гипотезе галактики не удалялись от центра: их свет терял энергию и становился все более красным по мере преодоления огромных расстояний до Земли, отчего могло казаться, что они отдаляются.

В 1934 году американский физик Ричард Толман выдвинул еще одну теорию осциллирующей Вселенной. Впервые ее сформулировал Фридман, который считал, что Вселенная проходит циклы расширения и сжатия. Возвращаясь к теории первородного атома Жоржа Леметра, следует отметить, что у нее появились новые сторонники, например советский, а позднее американский физик Г. Гамов и американский космолог российского происхождения Ральф Альфер (1921-2007). Их совместная работа под названием «Происхождение химических элементов» поясняла, как после события первичного сотворения смогли быстро возникнуть самые легкие элементы во Вселенной.

В 1948 году появилась новая теория о стационарной Вселенной, которая стала получать поддержку все большего числа ученых. Ее главными пропагандистами были астрофизики австрийского происхождения Томас Голд (1920-2004) и Герман Бонди (1919-2005), а также британский астрофизик Фред Хойл (1915-2001), который выдвинул эту идею после просмотра фильма 1945 года «Глубокой ночью».

В радиоинтервью ВВС в 1950 году Хойл высмеял теорию Леметра - Гамова, назвав ее Большим взрывом. Итак, на тот момент отчетливо сформировались две модели - стационарной Вселенной и Большого взрыва. Космологи начали выбирать, чью сторону принять. Вначале теория стационарной Вселенной доказывала, что, хотя она расширяется, в целом ее форма мало меняется. Такая Вселенная поддерживалась полем создания, которое выталкивало космос во внешнюю сторону путем образования новой материи.

Данная модель космологии создала точку, названную сингулярностью. После этого космос расширялся, равномерно становясь холоднее и теряя плотность. О событиях, происходивших в момент Большого взрыва и сразу после него, спорят до сих пор. Общепризнанная теория утверждает, что в первую секунду появились субатомные частицы, превратившиеся в атомы водорода и гелия, из которых возникла вся материя (нуклеогенез Большого взрыва).

С течением времени газ и пыль сконденсировались в облакоподобные туманности и заполненные звездами галактики. В труде Гамова и Альфера не пояснялось, как образовались другие элементы, помимо водорода и гелия. Идею о том, что более тяжелые атомы выковывались внутри звезд (звездный нуклеосинтез) и высвобождались в результате взрывов сверхновых, предложил Хойл. Главным аргументом против теории Большого взрыва было то, что космическое фоновое излучение Гамова еще нужно было обнаружить. В 1965 году совершенно случайно это фоновое излучение было выявлено в момент исследования двумя физиками звездных радиосигналов.

Физик Стивен Хокииг описал это открытие как «последний гвоздь в гроб теории стационарной Вселенной». Британский математик Джеффри Уокер (1909-2001) и американский математик и физик Говард Робертсон (1903-1961) откорректировали теорию Большого взрыва. На протяжении 1950-1960-х годов поддержка концепции Фридмана - Леметра - Робертсона - Уокера неуклонно росла. К середине 1960-х Вселенную уже изучали в электромагнитном спектре. Накапливавшиеся в дальнейшем сведения больше подтверждали правоту теории Большого взрыва, чем стационарной Вселенной. Например, плотные радиогалактики и квазары обнаруживались только на далеких расстояниях, а не в ближних областях.

Следовательно, возникли они в очень ранний период космической истории и с тех пор больше не образовывались. Это придавало больше веса концепции события первичного сотворения (Большой взрыв), чем теории непрерывно развивающейся Вселенной (стационарная Вселенная). Космические зонды, в том числе обсерватория СОВЕ, запущенная в 1989 году, и станция WMAP, стартовавшая в 2001 году, составили подробную карту космического фонового (реликтового) излучения.

После этого появились новые теории, объясняющие эти очевидные отклонения, но о них мы будем говорить позже. Ясно одно: Вселенная пока не собирается открывать нам все свои тайны.В 1931 году Леметру как священнику предложили представить Британской ассоциации по духовным вопросам теорию о расширяющейся Вселенной. Именно тогда он впервые выдвинул идею, что она возникла в результате события, которое он назвал первозданным атомом или космическим яйцом.

Многие ученые, поддерживающие идею Леметра о расширяющейся Вселенной, концепцию о первозданном атоме стали отрицать, поскольку это было похоже на библейскую историю, а значит, было ближе к религиозным убеждениям Леметра, чем к объективной науке.

Альтернативная идея, предложенная в 1929 году Национальной академии наук американским астрономом Фрицем Цвикки (1898-1974), была названа гипотезой утомленного света. Согласно этой гипотезе галактики не удалялись от центра: их свет терял энергию и становился все более красным по мере преодоления огромных расстояний до Земли, отчего могло казаться, что они отдаляются.

В 1934 году американский физик Ричард Толман выдвинул еще одну теорию осциллирующей Вселенной. Впервые ее сформулировал Фридман, который считал, что Вселенная проходит циклы расширения и сжатия.

Возвращаясь к теории первородного атома Жоржа Леметра, следует отметить, что у нее появились новые сторонники, например советский, а позднее американский физик Г. Гамов и американский космолог российского происхождения Ральф Альфер (1921-2007).

Их совместная работа под названием «Происхождение химических элементов» поясняла, как после события первичного сотворения смогли быстро возникнуть самые легкие элементы во Вселенной.

В 1948 году появилась новая теория о стационарной Вселенной, которая стала получать поддержку все большего числа ученых. Ее главными пропагандистами были астрофизики австрийского происхождения Томас Голд (1920-2004) и Герман Бонди (1919-2005), а также британский астрофизик Фред Хойл (1915-2001), который выдвинул эту идею после просмотра фильма 1945 года «Глубокой ночью».

В радиоинтервью ВВС в 1950 году Хойл высмеял теорию Леметра — Гамова, назвав ее Большим взрывом. Итак, на тот момент отчетливо сформировались две модели — стационарной Вселенной и Большого взрыва.

Космологи начали выбирать, чью сторону принять. Вначале теория стационарной Вселенной доказывала, что, хотя она расширяется, в целом ее форма мало меняется. Такая Вселенная поддерживалась полем создания, которое выталкивало космос во внешнюю сторону путем образования новой материи.

Данная модель космологии создала точку, названную сингулярностью. После этого космос расширялся, равномерно становясь холоднее и теряя плотность.

О событиях, происходивших в момент Большого взрыва и сразу после него, спорят до сих пор. Общепризнанная теория утверждает, что в первую секунду появились субатомные частицы, превратившиеся в атомы водорода и гелия, из которых возникла вся материя (нуклеогенез Большого взрыва).

С течением времени газ и пыль сконденсировались в облакоподобные туманности и заполненные звездами галактики. В труде Гамова и Альфера не пояснялось, как образовались другие элементы, помимо водорода и гелия. Идею о том, что более тяжелые атомы выковывались внутри звезд (звездный нуклеосинтез) и высвобождались в результате взрывов сверхновых, предложил Хойл.

Главным аргументом против теории Большого взрыва было то, что космическое фоновое излучение Гамова еще нужно было обнаружить.

В 1965 году совершенно случайно это фоновое излучение было выявлено в момент исследования двумя физиками звездных радиосигналов. Физик Стивен Хокииг описал это открытие как «последний гвоздь в гроб теории стационарной Вселенной».

Британский математик Джеффри Уокер (1909-2001) и американский математик и физик Говард Робертсон (1903-1961) откорректировали теорию Большого взрыва. На протяжении 1950-1960-х годов поддержка концепции Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера неуклонно росла. К середине 1960-х Вселенную уже изучали в электромагнитном спектре.

Накапливавшиеся в дальнейшем сведения больше подтверждали правоту теории Большого взрыва, чем стационарной Вселенной. Например, плотные радиогалактики и квазары обнаруживались только на далеких расстояниях, а не в ближних областях. Следовательно, возникли они в очень ранний период космической истории и с тех пор больше не образовывались. Это придавало больше веса концепции события первичного сотворения (Большой взрыв), чем теории непрерывно развивающейся Вселенной (стационарная Вселенная).

Космические зонды, в том числе обсерватория СОВЕ, запущенная в 1989 году, и станция WMAP, стартовавшая в 2001 году, составили подробную карту космического фонового (реликтового) излучения.

Большой взрыв остается предпочтительной моделью для описания происхождения Вселенной. Но в рамках этой теории придется еще объяснить недавние открытия, например:

  • почему в наблюдаемой Вселенной больше вещества, чем антивещества?
  • почему расширение Вселенной постоянно ускоряется?
  • и если все вещество в наблюдаемой Вселенной формирует меньше 6 % от всех гравитационных сил внутри и между галактиками, что создает остальную часть?

После этого появились новые теории, объясняющие эти очевидные отклонения, но о них мы будем говорить позже. Ясно одно: Вселенная пока не собирается открывать нам все свои тайны.