Куда течет река времени

В соответствии с теорией тяготения Эйнштейна, гравитация создается не только массой, но и давлением. Обычно давление невелико, и связанная с ним гравитация пренебрежимо мала. В случае вакуумноподобного состояния картина получается совсем иная, ибо давление огромно и гравитация, создаваемая им, в этом случае превышает гравитацию, создаваемую массой. Но ведь давление вакуума отрицательно, значит, вместо тяготения будет возникать антитяготение — гравитационное отталкивание! И в этом все дело. Именно рассмотренное явление и есть ключ к пониманию «первотолчка». При огромной начальной плотности и температуре «суперобъединения» антигравитационные силы вакуума создают мощное расталкивание всех частиц материи. Эти частицы приобретают гигантские начальные скорости разлета. От чего процесс необычайно быстрого расширения Вселенной получил название «раздувания» или, используя английский термин, — «инфляции».

Не менее важно, что первичное вакуумноподобное состояние было крайне неустойчивым. Оно существовало только в течение примерно одной стомиллионной миллиардной миллиардной миллиардной доли секунды! Затем распалось, и его плотность массы превратилась в «обычные» суперэлементарные частицы, о которых мы говорили в предыдущих разделах, обладавшие гигантскими энергиями. Так из вакуумноподобного состояния рождалась горячая Вселенная с температурой в этот момент в миллиард миллиардов миллиардов градусов.

Частицы, родившиеся из первичного вакуума, имели большие начальные скорости разлета из-за действия сил антигравитации. Но вместе с распадом «супервакуума» эти силы исчезли и заменились обычным тяготением. Разлетающееся родившееся горячее вещество много миллиардов лет спустя, став очень разреженным и охладившись, дробится силами взаимного тяготения на куски, из которых рождались затем галактики, звезды и их системы. Физические процессы, которые при этом происходили, подробно описываются во многих книгах, в том числе и популярных. Поэтому мы лишь коротко скажем о них.

После распада «ложного вакуума» и разогрева Вселенной в ней имелась своеобразная сверхгорячая плазма из элементарных частиц и их античастиц всевозможных сортов. Они бурно взаимодействовали друг с другом.

С расширением Вселенная охлаждалась. По прошествии примерно одной десятой доли секунды с начала расширения температура упала до тридцати миллиардов градусов. В горячем веществе имелось много фотонов большой энергии. Плотность и энергия их были столь велики, что происходило взаимодействие света со светом, приводившее к рождению электронно-позитронных пар.

Аннигиляция пар, в свою очередь, приводила к рождению фотонов, а также к возникновению пар нейтрино и антинейтрино. В этом «бурлящем котле» находилось и обычное вещество, но при очень высоких температурах сложные атомные ядра существовать не могли. Они моментально разбивались окружающими энергичными частицами, и поэтому вещество существовало в виде тяжелых частиц — нейтронов и протонов. Взаимодействуя с энергичными частицами «котла», нейтроны и протоны быстро превращались друг в друга, не имея возможности соединиться друг с другом, так как возникающие из них при этом ядра дейтерия тут же разбивались частицами большой энергии. Так, из-за большой температуры в самом начале обрывалась цепочка, которая привела бы к образованию гелия и других более тяжелых элементов.

Спустя несколько минут после начала расширения температура во Вселенной упала уже ниже миллиарда градусов. Теперь соединение протонов и нейтронов в ядра дейтерия уже стало возможным. Возникающие ядра дейтерия вступали в дальнейшую цепочку ядерных превращений, пока не образовались ядра атома гелия. На этом ядерные реакции ранней Вселенной прекращались.

Расчеты показали, что в первичном веществе должно образоваться около 25 процентов гелия, а остальные 75 процентов — это ядра атомов водорода (протоны). Наблюдения подтвердили, что первые звезды во Вселенной имели химический состав, соответствующий предсказаниям теории горячей Вселенной. Ядра атомов более тяжелых элементов возникли во Вселенной гораздо позже (уже в эпоху, близкую к нашей) в ядерных процессах в звездах.

В ранней Вселенной ядерные реакции прекратились спустя пять минут после начала расширения. Все активные процессы с элементарными частицами к этому времени закончились, и наступил длительный период, когда во Вселенной ничего «интересного» не происходило.

В это время расширяющееся вещество было ионизированным из-за большой температуры (такое вещество называют плазмой). Плотная плазма непрозрачна для излучения, и оно (излучение) определяло силу давления. В этой смеси плазмы и излучения имелись небольшие по амплитуде колебания плотности — звуковые волны. Ничего, кроме звуковых колебаний, в расширяющемся веществе не происходило.