Сè за големата експлозија. Што се случи пред Големата експлозија

Науката која го проучува Универзумот како единствена целина и Метагалаксијата како дел од Универзумот се нарекува космологијата. Џорџ Гамоу, американски теоретски физичар, сугерира дека нашиот Универзум, т.е. Метагалаксија, родена во топла состојба со температура од околу 10 32 К. Гамов го нарече овој модел „Космологија на Биг Бенг“.

Гамов работеше на овој модел 10 години. Во 1948 година ја објавил теоријата „ големата експлозија " Според теоријата "Големата експлозија"нашиот универзум се шири. Проширувањето започна пред 15 милијарди годиниод почетната многу топла состојба. Според оваа теорија, во почетниот момент материјата на Универзумот била во состојба на физички вакуум. Физичкиот вакуум беше во нестабилна, возбудена состојба, бидејќи имаше огромна енергија: w=, каде g/cm 3 е густината на вакуумската материја и Со– брзина на светлината. Енергијата создава огромен притисок. Во еден момент во времето 10 43 с.,Поради огромниот притисок започнува вакуумска инфлација, т.е. вакуумот почнува да губи енергија. Од моментот 10 ─43 с. до 10 ─35 секунди, вакуумската материја експоненцијално се шири и нејзината големина се зголемува за 10 50 пати. Во временскиот интервал од 10 ─35 s до 10 ─32 s, фазна транзиција, т.е. „Биг Бенг“, при што вакуумската состојба на материјата низ ефект на тунелсе претвора во топла густа Вселена со температура 10 32 К,со материјата во форма електромагнетни бранови(радио бранови, инфрацрвени, видливи, ултравиолетови, х-зраци и гама зраци).

Така, нашиот Универзум се роди во форма огнена топка, кој беше наречен „Илем“(грчки ylem - примарна материја). Илем бил неутрален гас од електромагнетни бранови и елементарни честички.

Поради брзо екстензии,материја на универзумот се ладии започнува појавата на честички од зрачењето. На почетокот, бројот на честички и античестички беше еднаков. Тогаш тоа се случува спонтано прекршувањесиметрија, тоа доведува до доминација на честичките над античестичките. Во првите секунди по експлозијата се раѓаат хадрони(бариони и мезони). По приближно 1000 спо експлозијата температурата станува приближно 10 10 Ка еднаквоста на концентрациите на протоните и неутроните е нарушена од причина што животниот век на протоните е еднаков 10 31 година, а животниот век на неутроните трае околу 800 с. Неутроните се распаѓаат и се воспоставуваат соодносите: 77% протони и 22% неутрони. Во временскиот интервал од 1000 s до 10.000 s, се јавува формирање на лесни атоми на водород и хелиум. Речиси сите неутрони влегуваат во формирањето на јадрото на хелиумот и се воспоставува следнава врска: 77% водород и 22% хелиум.

Научниците го делат временскиот интервал за формирање на Универзумот на четири „ери“во согласност со преовладувачката форма на постоење на материјата.

1. Хадронска ератрае 0,0001 секунди. Хадронската ера е ера на тешки честички. Густината на честичките е ρ>10 14 g/cm 3, а температурата T>10 12 K. На крајот на ерата се јавува ненадејно нарушување на симетријата, еднаквост на честички и античестички. Причината за прекин на симетријата се смета за незачувување на барионскиот полнеж. Како резултат на тоа, на секој милион (10 6) античестички, има милион плус една (10 6 +1) честички.

2. Ера на лептоните. Времетраењето на ерата е од 0,0001 s до 10 s, температурата е од 10 10 K до 10 12 K, густината е од 10 4 до 10 14 g/cm 3 . Во оваа ера, главната улога ја игра светлосни честички, учествувајќи во реакциите помеѓу протоните и неутроните. Се случуваат меѓусебни трансформации на протоните во неутрони и обратно. Му-мезоните, електроните, неутрините и нивните античестички постепено се акумулираат. На крајот на ерата на лептоните се случува уништување на честички и античестички. Така, во Универзумот, античестичките исчезнуваат, оставајќи честички и зрачење. Универзумот станува транспарентен за електронски неутрина. Овие неутрина преживеале до ден-денес.

3. Ерата на зрачење.Неговото времетраење е 70 милиони години, температурата се намалува од 10 10 К на 3000 К, а густината од 10 4 до 10 -21 g/cm 3. До почетокот на ерата на зрачење, бројот на протони и неутрони е приближно еднаков. Како што температурата се намалува, количината има повеќе протониПоради распаѓање на неутроните. На крајот на ерата, се јавуваат услови за формирање на примарни атоми, како резултат на што на нова ера- Ера на супстанција.

4. Ерата на супстанцијата.Оваа ера започна 70 милиони години по „Биг Бенг“ со температура од околу 3000 K и густина од околу 10 4 g/cm 3 . На почетокот на ерата, густината на зрачењето и густината на материјата (честичките) биле еднакви - околу 10 −26 g/cm 3, тие биле во услови на топлинска рамнотежа. При рамнотежа еволутивен процес не се случува, т.е. материјата не може да стане посложена. Меѓутоа, како што Универзумот се шири, материјата се лади и зрачењето се лади според различни закони. Температурата на материјата се намалува обратно пропорционално на квадратот на големината на Универзумот: Т супстанција ~ 1/r 2. Температурата на зрачењето се намалува обратно пропорционално со големината на Универзумот: Т зрачење ~ 1/р.Оттука, супстанцијата се лади многу побрзо. Универзумот се движи од рамнотежна состојба во нерамнотежна состојба. Овластувања гравитацијата создава нестабилност, и создава турбулентно движење Шок бранови. Сето ова води кон фрагментација на материјата на Универзумот. Се формираат мали и големи гасни облаци кои се состојат од зрачење, елементарни честички, атоми на водород и хелиум. Во временскиот интервал од 3 часа до 3 милиони години, ѕвездите се формираат од мали облаци, а цели галаксии се формираат од големи облаци.

Механизмот на формирање на ѕвезди, американски научник Трамплер (1930) Прво објаснетофактот што облакот од гас и прашина се компресира и се загрева, притисокот и температурата внатре се зголемуваат, забавувајќи ја компресијата. На 20 милиони степени започнува Нуклеарна реакција , се случува експлозија и се појавува нова ѕвезда. Нашето Сонце го направи ова патување за околу 1 милион години, пред околу 5 милијарди години.

Големата експлозија е една од оние теории што се обидуваат да во целостследете ја историјата на раѓањето на Универзумот, утврдете ги почетните, тековните и завршните процеси во неговиот живот.

Дали имало нешто пред да настане Универзумот? Ова основно, речиси метафизичко прашање го поставуваат научниците до ден-денес. Појавата и еволуцијата на универзумот отсекогаш била и останува предмет на жестока дебата, неверојатни хипотези и меѓусебно исклучувачки теории. Главните верзии за потеклото на сè што не опкружува, според црковното толкување, претпоставувале божествена интервенција, и научниот светја поддржа хипотезата на Аристотел за статичната природа на универзумот. Кон последниот модел се придржувал Њутн, кој ја бранел безграничната и постојаноста на Универзумот, и Кант, кој ја развил оваа теорија во своите дела. Во 1929 година, американскиот астроном и космолог Едвин Хабл радикално ги променил погледите на научниците за светот.

Тој не само што го откри присуството на бројни галаксии, туку и проширувањето на Универзумот - континуирано изотропно зголемување на големината на вселената што започна во моментот на Големата експлозија.

Кому му го должиме откривањето на Биг Бенг?

Работата на Алберт Ајнштајн за теоријата на релативноста и неговите гравитациони равенки му дозволија на Де Ситер да создаде космолошки модел на Универзумот. Понатамошни истражувања беа поврзани со овој модел. Во 1923 година, Вејл сугерираше дека материјата сместена во вселената треба да се прошири. Работата на извонредниот математичар и физичар А. А. Фридман е од големо значење во развојот на оваа теорија. Во далечната 1922 година, тој дозволил проширување на Универзумот и донел разумни заклучоци дека почетокот на целата материја е на една бескрајно густа точка, а развојот на сè бил даден од Големата експлозија. Во 1929 година, Хабл ги објави своите трудови во кои ја објаснува подреденоста на радијалната брзина на растојанието; ова дело подоцна стана познато како „Хабловиот закон“.

Г. А. Гамоу, потпирајќи се на теоријата на Фридман за Големата експлозија, ја разви идејата за висока температура на почетната супстанција. Тој предложи и присуство на космичко зрачење, кое не исчезна со ширењето и ладењето на светот. Научникот извршил прелиминарни пресметки Можна температурапреостаната зрачење. Вредноста што ја претпоставуваше беше во опсег од 1-10 К. До 1950 година, Гамоу направи попрецизни пресметки и објави резултат од 3 К. Во 1964 година, радиоастрономите од Америка, додека ја подобруваа антената, со елиминирање на сите можни сигнали, утврдија параметрите на космичкото зрачење. Неговата температура се покажа еднаква на 3 К. Оваа информација стана најважната потврда за работата на Гамоу и постоењето на космичко микробранова позадинско зрачење. Последователните мерења на космичката позадина извршени во вселена, конечно ја докажа точноста на пресметките на научникот. Можете да се запознаете со мапата на космичкото микробранова позадинско зрачење на.

Модерни идеи за теоријата на Биг Бенг: како се случи тоа?

Еден од моделите кој сеопфатно ги објаснува процесите на појава и развој на Универзумот ни е познат е теоријата на Биг Бенг. Според широко прифатената верзија денес, првично постоела космолошка сингуларност - состојба на бесконечна густина и температура. Таа беше развиена од физичари теоретска основараѓањето на Универзумот од точка која имала екстремен степен на густина и температура. Откако се случи Биг Бенг, просторот и материјата на Космосот започнаа тековен процес на проширување и стабилно ладење. Според најновото истражувањеПочетокот на универзумот бил поставен пред најмалку 13,7 милијарди години.

Почетни периоди во формирањето на универзумот

Првиот момент, чија реконструкција е дозволена физички теории, е епохата на Планк, чиешто формирање стана можно 10-43 секунди по Големата експлозија. Температурата на материјата достигна 10*32 К, а нејзината густина беше 10*93 g/cm3. Во овој период, гравитацијата стекна независност, одвојувајќи се од основните интеракции. Континуираното проширување и намалувањето на температурата предизвика фазен премин на елементарните честички.

Следниот период, кој се карактеризира со експоненцијално проширување на Универзумот, дојде по уште 10-35 секунди. Тоа беше наречено „Космичка инфлација“. Се случи нагло проширување, многукратно поголемо од вообичаеното. Овој период даде одговор на прашањето зошто температурата во различни точкиДали универзумот е ист? По Големата експлозија, материјата веднаш не се распрсна низ Универзумот; уште 10-35 секунди беше прилично компактна и во неа беше воспоставена топлинска рамнотежа, која не беше нарушена од инфлаторното ширење. Периодот го обезбеди основниот материјал - кварк-глуонската плазма, користена за формирање на протони и неутрони. Овој процес се случил по дополнително намалување на температурата и се нарекува „бариогенеза“. Потеклото на материјата беше придружено со истовремена појава на антиматерија. Двете антагонистички супстанции се уништија, станувајќи зрачење, но преовладува бројот на обични честички, што овозможи создавање на универзумот.

Следната фазна транзиција, која се случи по намалувањето на температурата, доведе до појава на елементарните честички кои ни се познати. Ерата на „нуклеосинтезата“ што дојде после ова беше обележана со комбинација на протони во светлосни изотопи. Првите јадра формирани имаа краток терминпостоењето, тие се распаднаа за време на неизбежни судирисо други честички. Постабилни елементи се појавија во рок од три минути по создавањето на светот.

Следната значајна пресвртница беше доминацијата на гравитацијата над другите достапни сили. 380 илјади години по Големата експлозија се појавил водородниот атом. Зголемувањето на влијанието на гравитацијата го означи крајот на почетниот период на формирање на универзумот и го започна процесот на појава на првите ellвездени системи.

Дури и по речиси 14 милијарди години, космичкото микробранова позадинско зрачење сè уште останува во вселената. Нејзиното постоење во комбинација со црвеното поместување се наведува како аргумент за потврдување на валидноста на теоријата на Биг Бенг.

Космолошка сингуларност

Доколку се користи општа теоријарелативноста и фактот на континуираното ширење на Универзумот, се враќаат на почетокот на времето, тогаш големината на универзумот ќе биде еднаква на нула. Почетниот момент или науката не може да го опише доволно точно користејќи физичко знаење. Употребените равенки не се погодни за толку мал објект. Потребна е симбиоза која може да ги комбинира квантната механика и општата теорија на релативноста, но, за жал, таа сè уште не е создадена.

Еволуцијата на универзумот: што го чека во иднина?

Научниците размислуваат за две можни опцииразвој: проширувањето на Универзумот никогаш нема да заврши, или ќе достигне критична точкаи ќе започне обратен процес– компресија. Овој основен избор зависи од просечната густина на супстанцијата во неговиот состав. Ако пресметаната вредност е помала од критичната, прогнозата е поволна, ако е повеќе, тогаш светот ќе се врати во единствена состојба. Научниците во моментов не ја знаат точната вредност на опишаниот параметар, така што прашањето за иднината на Универзумот е во воздухот.

Врската на религијата со теоријата на Биг Бенг

Главните религии на човештвото: католицизмот, православието, исламот, на свој начин го поддржуваат овој модел на создавање на светот. Либералните претставници на овие религиозни деноминации се согласуваат со теоријата за потеклото на универзумот како резултат на некоја необјаснива интервенција, дефинирана како Биг Бенг.

Името на теоријата, познато на целиот свет - „Биг Бенг“ - несвесно го даде противникот на верзијата за проширување на Универзумот од Хојл. Тој смета дека таквата идеја е „целосно незадоволителна“. По објавувањето на неговите тематски предавања, интересниот термин веднаш се најде во јавноста.

Причините кои го предизвикале Биг Бенг не се познати со сигурност. Според една од многуте верзии, кои припаѓаат на А. Ју. Глушко, првобитната супстанција компресирана во точка била црна хипердупка, а причината за експлозијата бил контактот на два такви објекти кои се состојат од честички и античестички. За време на уништувањето, материјата делумно преживеа и го роди нашиот Универзум.

Инженерите Пензиас и Вилсон, кои го открија космичкото микробранова позадинско зрачење, ја добија Нобеловата награда за физика.

Температурата на космичкото микробранова позадинско зрачење првично беше многу висока. По неколку милиони години, овој параметар се покажа дека е во границите што го обезбедуваат потеклото на животот. Но, до овој период се формирале само мал број планети.

Астрономските набљудувања и истражувања помагаат да се најдат одговори на најважните прашања за човештвото: „Како се појави сè и што не чека во иднина? И покрај фактот дека не се решени сите проблеми, а основната причина за појавата на Универзумот нема строго и хармонично објаснување, теоријата на Биг Бенг доби доволна количинапотврди кои го прават главен и прифатлив модел на појавата на универзумот.

Големата експлозија

Големата експлозија. Ова е името на теоријата, поточно една од теориите, за потеклото или, ако сакате, создавањето на Универзумот. Името е можеби премногу несериозно за таков застрашувачки и вдахновен настан. Особено застрашувачки ако некогаш сте си поставиле многу тешки прашања за универзумот.

На пример, ако Универзумот е сè што е, тогаш како започнал? И што се случи пред тоа? Ако просторот не е бесконечен, тогаш што е надвор од него? И каде треба да одговара ова нешто? Како можеме да го разбереме зборот „бесконечно“?

Овие работи тешко се разбираат. Згора на тоа, кога ќе почнете да размислувате за тоа, добивате морничаво чувство на нешто величествено и страшно. Но, прашањата за универзумот се едно од најважните прашања што човештвото си ги поставувало низ својата историја.

Кој бил почетокот на постоењето на универзумот?

Повеќето научници се убедени дека постоењето на Универзумот започна со огромна голема експлозија на материја што се случила пред околу 15 милијарди години. Многу години, повеќето научници ја споделуваа хипотезата дека почетокот на Универзумот бил поставен со голема експлозија, која научниците на шега ја нарекоа „Биг Бенг“. Според нивното мислење, целата материја и целата простор, која сега е претставена со милијарди и милиони галаксии и ѕвезди, пред 15 милијарди години се вклопила во мал простор кој не е поголем од неколку зборови во оваа реченица.

Поврзани материјали:

Најмногу големи планетиУниверзум

Како е формиран универзумот?

Научниците веруваат дека пред 15 милијарди години овој мал волумен експлодирал во ситни честички помали од атомите, што го довело до постоењето на Универзумот. Првично тоа беше маглина на фини честички. Подоцна, кога овие честички се соединија, се формираа атоми. Ѕвездените галаксии настанале од атоми. Од тој Биг Бенг, Универзумот продолжи да се шири, како балон што се надува.

Сомнежи за теоријата на Биг Бенг

Но, во текот на изминатите неколку години, научниците кои ја проучуваат структурата на Универзумот дошле до неколку неочекувани откритија. Некои од нив ја доведуваат во прашање теоријата на Биг Бенг. Што можете да направите, нашиот свет не секогаш одговара на нашите погодни идеи за тоа.

Распределба на материјата за време на експлозија

Еден проблем е начинот на кој материјата се дистрибуира низ универзумот. Кога некој предмет експлодира, неговата содржина се расфрла рамномерно во сите правци. Со други зборови, ако материјата првично била компресирана во мал волумен, а потоа експлодирала, тогаш материјата требало да биде рамномерно распоредена низ просторот на Универзумот.

Реалноста, сепак, е многу поинаква од очекуваните идеи. Живееме во многу нерамномерно исполнет универзум. Кога гледате во вселената, поединечни купчиња материја се појавуваат на растојание едни од други. Огромни галаксии се расфрлани овде и таму низ вселената. Помеѓу галаксиите има огромни области на неисполнета празнина. Повеќе високо нивогалаксиите се групирани во јата - јата, а овие вторите - во мега јата. Како и да е, научниците сè уште не се договориле за прашањето како и зошто точно се формирале такви структури. Покрај тоа, неодамна се појави нов, уште посериозен проблем со сè.

Одговорот на прашањето „Што е Биг Бенг?“ може да се добие за време на долга дискусија, бидејќи е потребно многу време. Ќе се обидам да ја објаснам оваа теорија накратко и до точка. Значи, теоријата на Биг Бенг постулира дека нашиот Универзум одеднаш настанал пред приближно 13,7 милијарди години (сè настанало од ништо). И она што се случи тогаш сè уште влијае на тоа како и на кој начин сè во Универзумот комуницира едно со друго. Ајде да размислиме клучните точки на теоријата.

За 11 години космологијата како наука ќе може да ја прослави својата стогодишнина. Во 1917 година, Алберт Ајнштајн сфатил дека равенките на општата релативност овозможиле да се пресметаат физички разумни модели на универзумот. Класичната механика и теоријата на гравитација не даваат таква можност: Њутн се обидел да изгради голема сликаУниверзумот, сепак, во сите случаи, неизбежно се урна под влијание на гравитацијата.

Ајнштајн апсолутно не верувал во почетокот и крајот на универзумот и затоа смислил вечно постоечки статичен универзум. За да го направите ова, тој требаше да воведе посебна компонента во неговите равенки, што создаде „анти-гравитација“ и со тоа формално ја обезбеди стабилноста на светскиот поредок. Ајнштајн го сметал овој додаток (т.н. космолошки термин) за неелегантен, грд, но сепак неопходен (авторот на Општата релативност не му верувал залудно на својот естетски инстинкт - подоцна се докажало дека статичкиот модел е нестабилен и затоа е физички бесмислен).

Моделот на Ајнштајн брзо имаше конкуренти - моделот на свет без материја од Вилем де Ситер (1917), затворени и отворени нестационарни модели на Александар Фридман (1922 и 1924 година). Но, овие прекрасни конструкции засега останаа чисто математички вежби. За да се зборува за Универзумот како целина не шпекулативно, мора барем да се знае дека постојат светови лоцирани надвор од ѕвезденото јато во кое се наоѓа и Сончевиот систем и ние заедно со него. И космологијата доби можност да побара поддршка во астрономски набљудувањадури откако Едвин Хабл го објави своето дело „Екстрагалактички маглини“ во 1926 година, каде што галаксиите првпат беа опишани како независни ѕвездени системи кои не се дел од Млечниот Пат.

Создавањето на универзумот не траеше шест дена - најголемиот дел од работата беше завршена многу порано. Еве ја неговата приближна хронологија.

0. Биг Бенг.

Ера на Планк: 10-43 с. Планк момент. Гравитациската интеракција е одвоена. Големината на Универзумот во овој момент е 10-35 m (т.н. Планкова должина). 10-37 с. Инфлаторно проширување на универзумот.

Ерата на големото обединување: 10-35 стр. Раздвојување на силни и електрослаби интеракции. 10-12 с. Раздвојување на слабите интеракции и конечно раздвојување на интеракциите.

Хадронска ера: 10-6 с. Уништување на парови протон-антипротон. Кварковите и антикварковите престануваат да постојат како слободни честички.

Ера на Лептон: 1 с. Се формираат водородни јадра. Започнува нуклеарна фузија на хелиум.

Ера на нуклеосинтеза: 3 минути. Универзумот се состои од 75% водород и 25% хелиум, како и од траги од тешки елементи.

Ера на зрачење: 1 недела. Во тоа време зрачењето е термилизирано.

Ерата на материјата: 10 илјади години. Материјата почнува да доминира во Универзумот. 380 илјади години. Водородните јадра и електроните се рекомбинираат, Универзумот станува транспарентен за зрачење.

Ѕвездена ера: 1 милијарда години. Формирање на првите галаксии. 1 милијарда години. Формирање на првите ѕвезди. 9 милијарди години. Образование сончев систем. 13,5 милијарди години. Овој момент

Повлекување на галаксиите

Оваа шанса беше брзо реализирана. Белгиецот Жорж Анри Леметр, кој студирал астрофизика на Технолошкиот институт во Масачусетс, слушнал гласини дека Хабл е блиску до револуционерно откритие - доказ за рецесија на галаксиите. Во 1927 година, откако се вратил во својата татковина, Леметр објавил (и во следните години го рафинирал и развил) модел на Универзумот формиран како резултат на експлозија на супергуста материја која се шири во согласност со равенките на општата релативност. Тој математички докажал дека нивната радијална брзина треба да биде пропорционална на нивната оддалеченост од Сончевиот систем. Една година подоцна, математичарот од Принстон Хауард Робертсон самостојно дојде до истиот заклучок.

И во 1929 година, Хабл ја доби истата зависност експериментално со обработка на податоци за растојанието на дваесет и четири галаксии и црвеното поместување на светлината што доаѓа од нив. Пет години подоцна, Хабл и неговиот асистент за набљудување Милтон Хумјсон дадоа дополнителни докази за овој заклучок со следење на многу слаби галаксии кои лежат на екстремната периферија на забележливиот простор. Предвидувањата на Леметр и Робертсон беа целосно оправдани, а космологијата на нестационарниот Универзум се чинеше дека извојува решавачка победа.

Непрепознаен модел

Но, сепак, астрономите не брзаа да викаат ура. Моделот на Леметр овозможи да се процени времетраењето на постоењето на Универзумот - за ова беше потребно само да се дознае нумеричката вредност на константата вклучена во равенката Хабл. Обидите да се утврди оваа константа доведоа до заклучок дека нашиот свет настанал пред само околу две милијарди години. Сепак, геолозите тврдеа дека Земјата е многу постара, а астрономите не се сомневаа дека вселената е полна со ѕвезди од попочитувана возраст. Астрофизичарите исто така имаа свои причини за недоверба: процентуален составдистрибуција хемиски елементиво Универзумот заснован на моделот на Леметр (оваа работа првпат ја направи Чандрасекар во 1942 година) јасно се спротивстави на реалноста.

Скептицизмот на специјалистите беше објаснет и со филозофски причини. Астрономската заедница штотуку се навикна на идејата дека пред неа се отвори бесконечен свет населен со многу галаксии. Се чинеше природно дека во нејзините основи не се менува и постои засекогаш. И сега од научниците беше побарано да признаат дека Космосот е конечен не само во просторот, туку и во времето (покрај тоа, оваа идеја сугерираше божествено создавање). Затоа, теоријата на Леметров остана без работа долго време. Сепак, уште полоша судбина го снајде моделот на вечно осцилирачки универзум, предложен во 1934 година од Ричард Толман. Воопшто не доби сериозно признание, а кон крајот на 1960-тите беше отфрлен како математички неточен.

Акциите на „светот на надуеност“ не се зголемија многу откако Џорџ Гамоу и неговиот дипломиран студент Ралф Алфер изградија нова, пореална верзија на овој модел на почетокот на 1948 година. Универзумот на Леметр е роден од експлозијата на хипотетички „примарен атом“, кој јасно ги надмина идеите на физичарите за природата на микрокосмосот.

Теоријата на Гамов за долго времебеше наречен сосема академски - „динамичен еволуционен модел“. И фразата „Биг Бенг“, чудно е доволно, не беше измислена од авторот на оваа теорија, па дури и од нејзиниот поддржувач. Во 1949 година, научниот продуцент на БиБиСи Питер Ласлет го покани Фред Хојл да подготви серија од пет предавања. Хојл блесна пред микрофонот и веднаш доби огромен број следбеници меѓу слушателите на радио. Во последниот говор тој зборуваше за космологијата, зборуваше за својот модел и на крајот реши да се пресмета со своите конкуренти. Нивната теорија, вели Хојл, „се заснова на претпоставката дека вселената настанала во една единствена моќна експлозија и затоа постои само за одредено време... Оваа идеја за Биг Бенг ми се чини сосема незадоволителна“. Вака првпат се појави овој израз. На руски може да се преведе и како „Голем памук“, што веројатно попрецизно одговара на навредливото значење што Хојл го стави во него. Една година подоцна, неговите предавања беа објавени, а новиот термин го обиколи светот

Џорџ Гамоу и Ралф Алфер предложија дека Универзумот, набргу по неговото раѓање, се состои од добро познати честички - електрони, фотони, протони и неутрони. Во нивниот модел, оваа смеса се загревала до високи температурии цврсто спакуван во мал (во споредба со сегашниот) волумен. Гамов и Алфер покажаа дека термонуклеарната фузија се случува во оваа супер топла супа, што резултира со формирање на главниот изотоп на хелиумот, хелиум-4. Тие дури пресметале дека по само неколку минути, материјата оди во рамнотежна состојба, во која за секое јадро на хелиум има околу десетина јадра на водород.

Оваа пропорција беше сосема конзистентна со астрономските податоци за распределбата на светлосните елементи во Универзумот. Овие наоди набрзо ги потврдија Енрико Ферми и Ентони Туркевич. Тие, исто така, утврдија дека процесите на термонуклеарна фузија мора да произведат малку лесен изотоп хелиум-3 и тешки изотопи на водород - деутериум и тритиум. Нивните проценки за концентрациите на овие три изотопи во вселената, исто така, се совпаднаа со набљудувањата на астрономите.

Теорија на проблемот

Но, практични астрономи продолжија да се сомневаат. Прво, остана проблемот со староста на Универзумот, кој теоријата на Гамоу не можеше да го реши. Беше можно да се зголеми времетраењето на постоењето на светот само со докажување дека галаксиите летаат многу побавно отколку што обично се верува (на крајот тоа се случи, и во голема мера со помош на набљудувањата направени во опсерваторијата Паломар, но веќе во 1960-тите).

Второ, теоријата на Гам заглави на нуклеосинтезата. Откако го објасни појавувањето на хелиум, деутериум и тритиум, таа не можеше да напредува до потешки јадра. Јадрото на хелиум-4 се состои од два протони и два неутрони. Сè би било во ред кога би можел да прикачи протон и да се претвори во јадро на литиум. Меѓутоа, јадрата од три протони и два неутрони или два протони и три неутрони (литиум-5 и хелиум-5) се крајно нестабилни и веднаш се распаѓаат. Затоа, во природата постои само стабилен литиум-6 (три протони и три неутрони). За неговото формирање со директно спојување, неопходно е и протонот и неутронот истовремено да се спојат со јадрото на хелиумот, а веројатноста за овој настан е исклучително мала. Точно, во услови висока густинаматерија во првите минути од постоењето на Универзумот, сè уште повремено се случуваат вакви реакции, што ја објаснува многу ниската концентрација на најстарите атоми на литиум.

Природата приреди уште едно непријатно изненадување за Гамоу. Патот до тешките елементи може да лежи и преку спојување на две јадра на хелиум, но оваа комбинација е исто така неодржлива. Немаше начин да се објасни потеклото на елементите потешки од литиумот, а кон крајот на 1940-тите оваа пречка изгледаше непремостлива (сега знаеме дека тие се раѓаат само во стабилни и експлодирачки ѕвезди и во космички зраци, но Гамоу не го знаеше тоа).

Сепак, моделот на „жешкото“ раѓање на Универзумот сепак имаше во резерва уште една карта, која со текот на времето стана адут. Во 1948 година, Алфер и уште еден од помошниците на Гамоу, Роберт Херман, дошле до заклучок дека вселената е проникната од микробранова радијација што се појавила 300 илјади години по примарната катаклизма. Сепак, радиоастрономите не покажаа интерес за оваа прогноза и таа остана на хартија.

Појавата на конкурент

Гамоу и Алфер го измислија својот „жежок“ модел во главниот град на САД, каде што Гамоу предаваше на Универзитетот Џорџ Вашингтон од 1934 година. Многу од нивните продуктивни идеи се појавија поради умерени пијалоци во барот Little Vienna на авенијата Пенсилванија во близина на Белата куќа. И ако овој пат кон изградбата на космолошка теорија некому му изгледа егзотичен, што може да се каже за алтернативата што се родила под влијание на хорор филм?

Фред Хојл: Универзумот се шири засекогаш! Материјата се раѓа спонтано во празнина со таква брзина што просечната густина на универзумот останува константна

Во старата добра Англија, на Универзитетот во Кембриџ, по војната се населиле тројца извонредни научници - Фред Хојл, Херман Бонди и Томас Голд. Пред тоа, тие работеле во радарската лабораторија на британската морнарица, каде се спријателиле. Хојл, Англичанец од Јоркшир, сè уште немал 30 години во времето на предавањето на Германија, а неговите пријатели, домородци од Виена, имале 25 години. Хојл и неговите пријатели во нивната „радарска ера“ се посветиле на разговори за проблемите на универзумот и космологијата. На сите тројца не им се допадна моделот на Леметр, но тие сериозно го сфатија законот на Хабл и затоа го отфрлија концептот на статичен универзум. По војната се собраа кај Бонди и разговараа за истите проблеми. Инспирацијата дојде по гледањето на хорор филмот „Мртви во ноќта“. Таа главен карактерВолтер Крег се најде во затворена јамка на настани, што на крајот од филмот го врати во истата ситуација со која започна се. Филм со таков заплет може да трае вечно (како песна за свештеник и неговото куче). Тогаш Голд сфати дека Универзумот може да се покаже како аналог на оваа заговор - истовремено менување и непроменливо!

Пријателите мислеа дека идејата е луда, но потоа решија дека има нешто во неа. Заедно тие ја претворија хипотезата во кохерентна теорија. Бонди и Голд дадоа општо резиме за тоа, а Хојл во посебна публикација “ Нов моделпроширување на Универзумот" - математички пресметки. Тој ги зеде равенките на општата релативност како основа, но ги дополни со хипотетичко „Поле на создавањето“ (C-поле), кое има негативен притисок. Нешто како ова се појави 30 години подоцна во инфлаторните космолошки теории што Хојл го нагласи со значително задоволство.

Стабилна состојба космологија

Новиот модел влезе во историјата на науката како стабилна состојба космологија. Таа прогласи целосна еднаквост не само на сите точки на просторот (ова беше случај со Ајнштајн), туку и на сите моменти од времето: Универзумот се шири, но нема почеток, бидејќи секогаш останува сличен на себе. Голд оваа изјава ја нарече совршен космолошки принцип. Геометријата на просторот во овој модел останува рамна, исто како и Њутновата. Галаксиите се расфрлаат, но во вселената „од ништо“ (поточно, од полето на создавањето) се појавува нова материја и со таков интензитет што просечната густина на материјата останува непроменета. Во согласност со тогаш познатата вредност на Хабловата константа, Хојл пресметал дека само една честичка се раѓа на секој кубен метар простор во текот на 300 илјади години. Прашањето зошто инструментите не ги регистрираат овие процеси веднаш беше отстрането - тие се премногу бавни според човечките стандарди. Новата космологија не доживеа никакви тешкотии поврзани со староста на Универзумот; овој проблем едноставно не постоеше за неа.

За да го потврди својот модел, Хојл предложи да се користат податоци за просторната дистрибуција на младите галаксии. Ако полето С рамномерно создава материја насекаде, тогаш просечната густина на таквите галаксии треба да биде приближно иста. Напротив, моделот на катаклизмичното раѓање на Универзумот предвидува дека на крајниот раб на забележливиот простор оваа густина е максимална - оттаму ни доаѓа светлината на ѕвездените јата кои сè уште немале време да стареат. Критериумот на Хојл беше сосема разумен, но во тоа време не беше можно да се тестира поради недостаток на доволно моќни телескопи.

Триумф и пораз

Повеќе од 15 години, ривалските теории се бореа речиси како еднакви. Точно, во 1955 година англискиот радио астроном и иднината НобеловецМартин Рајл открил дека густината на слабите радиоизвори на космичката периферија е поголема отколку во близина на нашата галаксија. Тој изјави дека овие резултати не се во согласност со стабилната состојба на космологијата. Меѓутоа, неколку години подоцна неговите колеги заклучија дека Рајл ги преувеличил разликите во густините, па прашањето остана отворено.

Но, во неговата дваесетта година, космологијата на Хојл почна брзо да бледнее. Во тоа време, астрономите докажаа дека константата Хабл е поредок помала од претходните проценки, што овозможи да се зголеми проценетата старост на Универзумот на 10-20 милијарди години (модерната проценка е 13,7 милијарди години ± 200 милиони ). И во 1965 година, Арно Пензиас и Роберт Вилсон го открија зрачењето предвидено од Алфер и Херман и со тоа веднаш привлекоа голем број поддржувачи на теоријата на Биг Бенг.

Веќе четириесет години оваа теорија се смета за стандарден и општо прифатен космолошки модел. Таа има и конкуренти различни возрасти, но никој повеќе не ја сфаќа сериозно теоријата на Хојл. Ниту откритието (во 1999 година) за забрзување на ширењето на галаксиите, за чија можност пишуваа и Хојл и Бонди и Голд, не и помогна. Нејзиното време неповратно помина.