99 секретов астрономии

После Большого взрыва Вселенную окутывала горячая плотная смесь, практически туман, из фотонов и заряженных частиц. В юном возрасте 300 тысяч лет Вселенная остыла до такого состояния, что заряженные частицы образовали первые атомы. Но некоторые фотоны так и остались свободными, они и создают тот микроволновой фон, который сегодня регистрируется в космосе и который астрономы называют реликтовым излучением. По сути, это фотография Вселенной в возрасте 300 тысяч лет.

Ученые обнаружили реликтовое излучение в 1960-х годах, и тогда казалось, что оно однородно. Это не вписывалось в теорию Большого взрыва, ведь для того, чтобы образовались сгустки материи, впоследствии ставшие галактиками, нужны участки с более низкой и более высокой температурой. К счастью для теории, современные исследования показали, что температура излучения неравномерна.

№ 74 Все из ничего. Теория Большого взрыва

Момент появления нашей Вселенной ученые называют Большим взрывом, хотя на самом деле это был не совсем взрыв. Взрыв или, например, фейерверк случается в пространстве. А до Большого взрыва никакого пространства не существовало вовсе, так же как времени и материи. Не было ничего.

Вселенная представляла собой бесконечно малую точку (ее размер равнялся нулю) бесконечной плотности и температуры. И вот в определенный момент она начала стремительно расширяться, за долю секунды на свет появилась вся материя и вся энергия. Это невероятно быстрое расширение пространства и называют Большим взрывом. Впоследствии из микроскопических частиц вещества образовалось все, что сейчас есть в космосе: звезды и планеты, галактики и туманности, кометы и газовые облака. Этот процесс занял более 13 миллиардов лет.

Почему ученые уверены в том, что Большой взрыв действительно имел место? Главное доказательство — Вселенная расширяется. Это значит, что когда-то она была меньше, а очень-очень давно она была настолько маленькой, что представляла собой микроскопическую точку. Еще одно доказательство — это присутствие в космическом пространстве реликтового излучения, оставшегося с момента Большого взрыва. И, наконец, последнее из важнейших доказательств — во Вселенной очень много гелия, который образуется в результате ядерных реакций. Физики подсчитали: его как раз столько, сколько должно было остаться после Большого взрыва.

Несмотря на то, что аргументов в пользу Большого взрыва предостаточно и ученые не сомневаются в правильности этой теории, они пока не могут ответить на вопрос, что же стало его причиной и почему возникла наша Вселенная.

Если вы хотите познать секреты Вселенной — мыслите единицами измерения энергии, частоты и вибрации.

— Никола Тесла

№ 75 Пять измерений, десять… Кто больше? Теории всего

Ученые уже не одно десятилетие пытаются объединить математику с физикой и описать все мироздание в нескольких формулах, то есть создать Единую теорию всего. Первый претендент на это звание — теория струн, которая предполагает, что самые малые элементарные частицы, находящиеся внутри нейтронов и протонов атомного ядра, представляют собой микроскопические струны. То, что традиционная физика считает колебаниями частиц, в теории струн рассматривается как колебание струн.

Математические расчеты показали, что теория струн верна лишь в том случае, если вместо уже известных нам четырех измерений существует десять — одно временное и девять пространственных. При этом шесть «лишних» измерений присутствуют лишь на квантовом уровне, они свернуты в микроскопических масштабах, поэтому мы о них ничего не знаем. Это уже более продвинутая версия теории струн — теория суперструн.

Главной альтернативой теориям струн и суперструн является теория бран, или М-теория. В качестве мельчайшего элемента мироздания она рассматривает не одномерную струну, а многомерную мембрану, называемую браной. Сторонники этой теории подсчитали, что во Вселенной не десять, а одиннадцать измерений.

Сегодня физики всего мира активно работают над теорией струн и М-теорией, надеясь создать грандиозную Единую теорию всего, которая объяснит все виды взаимодействий, существующие во Вселенной. Основная проблема — описываемые явления происходят на таких малых масштабах, что наблюдать их просто невозможно. Но есть вероятность, что построенный в 2013 году Большой адронный коллайдер (ускоритель заряженных частиц) поможет найти ответы хотя бы на некоторые вопросы новых теорий.

Наука — это кладбище гипотез.

— Анри Пуанкаре

№ 76 Машина времени или дверь в другую Вселенную? Кротовая нора