Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Что происходило с частицами? Высокая температура среды позволяла им сталкиваться. Казалось бы, так должна была сразу сформироваться вся таб­лица Менделеева, весь набор возможных ядер атомов (так сначала думал Гамов), но интенсивное электромагнитное излучение (энергичные фотоны) этому препятствовали: в то время плотность фотонов была куда выше плотности вещества. Реализовались только самые простые реакции, в ходе которых 12 ядер атомов водорода (протонов) превращались в ядро атома гелия[68]. Двенадцатая часть протонов превратилась в ядра атомов гелия.

Вселенная продолжала расширяться, плотность и температура падали. Наконец ядра водорода и гелия смогли присоединить к себе электроны, сформировав нейтральные атомы (процесс рекомбинации, обратный ионизации). В нейтральном газе электромагнитное излучение смогло свободно распространяться сквозь среду — газ стал прозрачным. Мы уже упоминали, что это произошло через 380 тысяч лет после Большого взрыва, и этот момент породил реликтовое излучение[69]. Возникнув почти одновременно во всех точках Вселенной, оно стало свободно распространяться отовсюду во все стороны.

Плотность излучения уменьшалась гораздо быстрее плотности вещества. Теперь излучение уже не мешало гравитационной неустойчивости, и газ, состоящий из водорода и гелия в массовом соотношении 3:1, стал скучиваться в местах уже наметившегося сгущения частиц темной материи.

Произошло нечто удивительное. Гравитация локально победила расширение: сгущения вещества выпали из этого процесса. Гигантские облака темной материи и притянутые к ним облака водорода и гелия сами уже не расширялись: здесь движение этих частиц подчинялось закону тяготения — искривившееся в этих местах пространство-время удерживало материю от расширения. Но пространство между галактиками продолжало расширяться, и это расширение постепенно уносило протогалактики друг от друга, закладывая закономерность закона Хаббла.

В этой простой модели еще интереснее представить, что шарик вместо воздуха или другого газа заполняется прозрачным гелем, в составе которого также присутствуют блестки.

Надо еще раз подчеркнуть, что разлет галактик не похож на разлет осколков взорвавшегося снаряда. Осколки разлетаются внутри пространства, которое само не расширяется. Галактики же погружены в растягивающееся пространство и поэтому удаляются друг от друга, как будто пуговицы, пришитые в эластичной ткани, которая растягивается во все стороны (сами пуговицы не увеличиваются, но расстояние между ними растет).

Процессы внутри протогалактик чрезвычайно важны для дальнейшей эволюции Вселенной. В протогалактиках из сгущений газа (водорода с гелием) сформировались звезды, которые стали фабриками химических элементов. В процессе внутренних термо­ядерных реакций, а также взрывов при взаимодействии близких звезд и при окончании эволюции тяжелых звезд, генерировались тяжелые атомы всей таблицы Менделеева. Катастрофические процессы в звездах порождали уже не только молекулы газа и твердые микроскопические частицы пыли, содержавшие рожденные в звездах кремний, железо, углерод, окись титана, это уже был материал для формирования твердых ­небесных тел — астероидов, карликовых планет, планет и их спутников под воздействием все той же гравитации[70].

Сложные молекулы, состоящие из тысяч атомов углерода, кислорода, водорода и других стали основой удивительного феномена, существующего по крайней мере на одной из планет возле одной из звезд в одной из многочисленных галактик. Этот феномен мы называем жизнью, и жизнь, эволюцио­нируя, привела к появлению еще более удивительного явления: жизни разумной. Разум, стремительно (по космологическим меркам) развиваясь, стал задумываться над тем, как возник мир, в котором он, разум, оказался.

А примерно через 7 миллиардов лет после Большого взрыва (незадолго до того, когда на Земле появились первые живые организмы) пространство-время Вселенной настолько растянулось (расстояние между галактиками настолько увеличилось), что стало проявляться отталкивание, порожденное ваку­умом[71]. Близкие галактики разлетаются по инерции, участвуя в общем потоке растягивающегося пространства. Но ставшие далекими галактики начали понемногу ощущать нарастающее отталкивание, и растягивание пространства стало ускоряться.

Так случилось, что наш разум возник на фазе ускоренного расширения Вселенной. Скорее всего, раньше это случиться не могло: почти 4 миллиарда лет развивалась жизнь на Земле — от момента окончательного формирования планеты и возникновения первой примитивной жизни до появления разума. И многие миллиарды лет должны были пройти перед этим, чтобы успели сформироваться первые звезды, закончили свой цикл, взорвались как сверхновые и выбросили в пространство тяжелые элементы, из которых могло образоваться пылегазовое облако, породившее планеты.

Эволюция развивающейся Вселенной — это долгий путь.

13. Вселенная открытых вопросов. Вместо заключения