Великий вибух

1. Час

1.1. 13,7 млрд. років тому

2. Трактування терміну

2.1. Зазвичай тепер автоматично поєднують теорію Великого вибуху та модель гарячого Всесвіту, але ці концепції незалежні й історично існувало також уявлення про холодний початок Всесвіту поблизу Великого вибуху. Саме поєднання теорії Великого вибуху з теорією гарячого Всесвіту, що підкріплюється існуванням реліктового випромінювання, і розглядається далі.

3. Наслідок

3.1. Одним з наслідків «великого вибуху» є те, що умови сьогоднішнього Всесвіту відрізняються від умов у минулому й майбутньому.

4. Вихідні положення

4.1. Теорія Великого вибуху виходить із гіпотези однаковості законів фізики в усьому Всесвіті, а також із космологічного принципу, за яким Всесвіт однорідний та ізотропний.

5. Хронологія великого вибуху

5.1. Планківська епоха

5.1.1. Про початковий стан Всесвіту в момент Великого вибуху мало що відомо. Екстраполяція стану Всесвіту в минуле передбачає існування моменту, при якому матерія мала нескінченну густину і температуру, а будь-які точки простору були нескінченно близькими одна до одної.Такі екстраординарні умови існували у період від початкової сингулярності до 10−43 с після великого вибуху.

5.2. Епоха великого об'єднання

5.2.1. Ця епоха почалася тоді, коли температура Всесвіту впала нижче 1027 кельвінів, і гравітація відокремилася від інших фундаментальних взаємодій. Наразі існує кілька теорій великого об'єднання.Ця епоха тривала приблизно 10−36 секунд.

5.3. Епоха космічної інфляції

5.3.1. Однією з космологічних проблем є надзвичайна ізотропність Всесвіту. Точки простору, що зараз знаходяться на протилежних кінцях видимого Всесвіту, в кінці планківської епохи мали б знаходитися на відстані 10−3 см. Але за планківський час світло може пройти лише 10−36 сантиметрів, тобто, ці райони не могли впливати одне на одного, і між ними не могла встановитися термодинамічна рівновага.

5.4. Електрослабка епоха

5.4.1. Під час цієї епохи електрична та слабка взаємодії ще не розділилися, тому частинки ще не мали маси.

5.5. Епоха первинного нуклеосинтезу

5.5.1. Через 1 секунду після вибуху температура у Всесвіті знизилася нижче мільярда Кельвінів, і фотони перестали розбивати ядра дейтерію, що утворювалися. З цього почалася епоха первинного нуклеосинтезу, що тривала близько 200 секунд

5.6. Епоха первісної рекомбінації

5.6.1. Приблизно через 380 тисяч років після Великого Вибуху температура падає до 3000 Кельвінів. За цієї температури можуть існувати й не іонізуватися фотонами нейтральні атоми водню. Таким чином, в цей час Всесвіт перестає бути заповненим плазмою, а стає заповненим нейтральним газом, прозорим для випромінювання. Момент цього переходу називають моментом останнього розсіяння.

5.7. Темні віки

5.7.1. Темними віками називається період, що тривав від 380 тисяч до 550 мільйонів років після Великого Вибуху[13]. У цю епоху перші зірки ще не утворилися, але матерія охолола настільки, що перестала випромінювати світло — через відсутність яскравих джерел освітлення ця епоха й отримала назву. Всесвіт у ці часи був заповнений воднем, гелієм, реліктовим випромінюванням і випромінюванням атомарного водню.

5.8. Реіонізація

5.8.1. Поступово в однорідному газі нейтральної речовини почали утворюватися газові туманності, а ще пізніше — галактики та окремі зорі. Реіознізація Всесвіту — повернення речовини міжгалактичного простору в стан плазми — відбулася внаслідок інтенсивного жорсткого ультрафіолетового випромінення (англ. far ultraviolet) масивних зірок у галактиках, яке спромоглося покинути галактики

6. Історія

6.1. Теорію зародження й еволюції Всесвіту, яку сьогодні називають «теорією великого вибуху», запропонував 1931 року бельгійський абат і астроном Жорж Леметр

7. Свідчення на користь теорії Великого вибуху

7.1. Розбігання галактик за законом Габбла, яке вимірюється на основі червоного зсуву спектральних ліній внаслідок ефекту Доплера.

7.2. Наявність реліктового випромінювання

7.3. Поширеність хімічних елементів у Всесвіті із перевагою легких елементів: гідрогену та гелію.

7.4. Великомасштабний розподіл та еволюція галактик, про яку свідчать астрономічні спостереження.

8. Критика теорії

8.1. Крім теорії Розширення Всесвіту була також теорія, що Всесвіт є стаціонарним, тобто не еволюціонує та не має ні початку, ні кінця в часі. Частина прихильників такої точки зору відкидають розширення Всесвіту, а червоне зміщення пояснюють гіпотезою про «старіння» світла. Однак, як з'ясувалося, ця гіпотеза суперечить спостереженням, наприклад, спостерігається залежність тривалості спалахів наднових від відстані до них. Інший варіант, що не заперечує розширення Всесвіту, представлений теорією стаціонарного Всесвіту Ф. Гойла. Вона також погано узгоджується зі спостереженнями.

9. Теорія й релігія

9.1. 22 листопада 1951 Папа Римський Пій XII оголосив, що теорія Великого вибуху не суперечить католицьким уявленням про створення світу. Консервативні протестантські християнські конфесії також вітали теорію Великого Вибуху як таку, що підтримує історичну інтерпретацію вчення про творіння. Деякі мусульмани стали вказувати на те, що в Корані є згадки Великого вибуху. Згідно з індуїстським вченням, у світу немає початку та кінця, він розвивається циклічно, проте в «Енциклопедії індуїзму» зазначається, що теорія нагадує, що все відбулося волею Брахмана, який «менший від атома, але більший від найбільшого».