Теория Большого взрыва
Если Вселенная расширяется, то были времена, когда она была намного меньше современных масштабов. Доводя эту мысль до логического завершения, можно сказать, что наблюдаемое нами пространство когда-то родилось буквально из точки. Но как из точки может получиться то, что мы имеем сегодня?
Закон Хаббла открыл нам тот факт, что Вселенная расширяется, однако это открытие имеет свою историю. В 1912 году Весто Слайфер открыл, что у удаленных объектов Вселенной красное смещение всегда больше. (Красным смещением называется сдвиг длины волны в большую сторону из-за эффекта Доплера, от чего цвет объектов, которые удаляются от нас, сдвигается в красную область спектра.) В 1929 году Эдвин Хаббл показал, что галактики удаляются не только от нас, но и друг от друга. Получалось, что расширялось само пространство, растягивая при этом световые волны. Свет от дальних галактик растягивался (а значит, смещался в красную область) больше, от ближних — меньше.
Конечно, Хаббла вполне справедливо почитают за его смелый шаг в науке, но нельзя не упомянуть и бельгийского физика-теоретика (и вместе с тем священника) аббата Жоржа Леметра, который двумя годами ранее пришел к тому же выводу. Леметр обратился к теории относительности Эйнштейна, чтобы показать, что Вселенная просто не может быть статична. Она обязана быть динамичной, т.е. сжиматься или расширяться.
В 1931 году Леметр предположил, что динамичная Вселенная начала свое существование со сверхмощного взрыва из одной точки, которую он назвал «первоначальный атом». Однако догадка Леметра носила сугубо интуитивный характер.
Бельгийский физик-теоретик не имел свидетельств, подкрепляющих его теорию. Он лишь предполагал, что материя первозданного атома рассеялась по Вселенной, став частью всех ее атомов, разлетающихся во всех направлениях.
Большой взрыв
В теории не хватало подтверждающих фактов. В 1948 году коллеги по Манхэттенскому проекту Георгий Гамов и Ральф Альфер предложили более скрупулезный подход к анализу механизмов нуклеосинтеза — формирования ядер дейтерия, гелия-4 и нескольких легких изотопов. Троица предположила, что видимая материя Вселенной сформировалась путем непрерывного синтеза частиц в более сложные и массивные образования. Этот процесс проходил по мере расширения и остывания Вселенной. По иронии судьбы, имя теории Большого взрыва придумал ее главный противник: астроном Фред Хойл, читая лекцию в 1949 году, иронично назвал теорию Леметра «Большим взрывом». Сам Хойл придерживался позже опровергнутой гипотезы непрерывного рождения материи при расширении Вселенной.
Бу-бух!
Этот Большой взрыв был настолько большим, что продолжается до сих пор в каждой точке пространства. В начале времен размеры Вселенной были значительно меньше, ее температура значительно выше, и по мере расширения Вселенная остывала. Когда температура стала позволять, энергия стала переходить в материю — первые элементарные частицы. Затем из них сложились атомы, из которых стали формироваться звезды и планеты (в том числе и наша). Чем дальше мы заглядываем во Вселенную, тем «старше» свет приходит к нам из глубин, и мы видим все более древнюю картину мира. Самый древний свет, который нам удалось зарегистрировать, летел к нам 13,2 млрд световых лет. Соответственно, возраст Вселенной оценивается в 13,8 млрд лет.