Примечание редактора: статья «Вселенная может быть в 250 раз больше, чем то, что можно наблюдать» вызвала значительную дискуссию среди наших читателей, и некоторые из них предположили, что UT должен иметь серию статей о космологии - Cosmology 101, если хотите. Наша новейшая писательница Ванесса Д'Амико, написавшая вышеупомянутую статью, начинает серию Cosmology 101 сегодня, начиная с самого начала.
Как началась вселенная? Это один из самых актуальных вопросов в космологии, и, вероятно, он будет существовать некоторое время. Здесь я начну с объяснения того, что, по мнению ученых, они знают о первых формирующих секундах жизни вселенной. Скорее всего, история не совсем то, что вы думаете.
В начале было ... ну, мы действительно не знаем. Одно из наиболее распространенных заблуждений в космологии состоит в том, что вселенная начиналась как чрезвычайно малая, невероятно плотная коллекция материала, которая внезапно взорвалась, породив пространство, как мы его знаем. Есть несколько проблем с этой идеей, не в последнюю очередь предположение, подразумеваемое в событии, называемом «большой взрыв». По правде говоря, ничего не «грохнуло». Понятие взрыва вызывает всплеск материала, постепенно заполняя пространство вокруг него; однако, когда наша вселенная родилась, не было места. Там тоже не было времени. Там не было никакого вакуума. Был буквально ничего.
Тогда вселенная родилась. Чрезвычайно высокие энергии в течение первых 10-43 секунды его жизни очень затрудняют ученым определить что-либо окончательное о происхождении космоса. Конечно, если космологи правы в том, что, по их мнению, могло произойти дальше, это не имеет большого значения. Согласно теории инфляции, около 10-36 секунд, вселенная прошла период экспоненциального расширения. В течение нескольких тысячных долей пространство увеличивается в 10 раз78быстро отделяя то, что когда-то было соседними областями, от непостижимых расстояний и взрывая крошечные квантовые флуктуации в ткани пространства-времени.
Инфляция является привлекательной теорией по ряду причин. Прежде всего, это объясняет, почему мы наблюдаем, что Вселенная является однородной и изотропной в больших масштабах, то есть она выглядит одинаково во всех направлениях и для всех наблюдателей. Это также объясняет, почему Вселенная визуально выглядит плоской, а не изогнутой. Без инфляции плоская вселенная требует чрезвычайно тонко настроенного набора начальных условий; однако инфляция превращает эту тонкую настройку в уловку масштаба. Знакомая аналогия: земля под нашими ногами кажется плоской (хотя мы знаем, что живем на сферической планете), потому что мы, люди, намного меньше Земли. Аналогично, раздутая вселенная настолько огромна по сравнению с нашим локальным полем зрения, что кажется пространственно плоской.
Как гласит теория, конец инфляции уступил место вселенной, которая выглядела немного больше, чем та, которую мы наблюдаем сегодня. Энергия вакуума, которая привела к инфляции, внезапно трансформировалась в другой вид энергии - вид, который может создавать элементарные частицы. На данный момент (только 10-32 через несколько секунд после рождения Вселенной) температура окружающей среды была еще слишком горячей, чтобы образовывать атомы или молекулы из этих частиц; но с течением времени пространство расширилось и охладилось до такой степени, что кварки могли собираться вместе и образовывать протоны и нейтроны. Фотоны высоких энергий продолжали метаться вокруг, непрерывно поражая и возбуждая заряженные протоны и электроны.
Итак, что случилось дальше? Как этот хаотичный суп материи и радиации стал огромным пространством организованной структуры, которое мы видим сегодня? Что произойдет со вселенной в будущем? И как мы узнаем, что именно так развернулась история? Обязательно ознакомьтесь со следующими статьями Cosmology 101, чтобы найти ответы на эти и другие вопросы!
