Большой взрыв

Современная космология описывает раннюю Вселенную как чрезвычайно горячее и плотное состояние, из которого пространство расширялось и охлаждалось около 13,8 млрд лет. Если формально продолжать классические уравнения общей теории относительности назад, возникает сингулярность, но в таких условиях теория перестает быть достаточной. Поэтому наука не утверждает, что Вселенная «возникла из черной дыры» или что достоверно известно состояние «до» самой ранней описываемой эпохи.

Большим взрывом называют и сам момент начала расширения Вселенной, и ее последующие расширение и остывание.

Итак, когда Вселенная возникла, она была очень горячей, однородной, с необычайно высокими плотностью энергии и давлением. Ее дальнейшим изменениям соответствовали так называемые фазовые переходы. Самый ранний период существования Вселенной называется Планковской эпохой, которая продолжалась в течение Планковского времени, т.е. примерно 10^-43 с. Именно тогда гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий. Вселенная стала расширяться дальше. Следующий период ее развития называется периодом Космической инфляции. Когда он завершился, Вселенная была полна элементарных частиц — кварков и глюонов.

Спустя очень короткое время после начала расширения кварки и глюоны объединились в адроны, в том числе протоны и нейтроны. Материя и антиматерия в ранней Вселенной почти взаимно уничтожились при аннигиляции; небольшого избытка материи над антиматерией оказалось достаточно, чтобы после аннигиляции осталось вещество, из которого позднее сформировались звезды и галактики.

Температура продолжала падать, и это вызвало следующий фазовый переход. Образовались современные физические силы и элементарные частицы. Затем наступил период нуклеосинтеза, то есть образования ядер атомов.

В следующий период, начавшийся после дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной, доминирующей силой стала гравитация. Наконец, через 380 000 лет после Большого взрыва начали образовываться атомы водорода. И только после этого стал формироваться межзвездный газ. Из газопылевых облаков со временем образовались звезды и планеты.

Каково будущее Вселенной?

Расширение Вселенной на примере воздушного шарика

Когда-то судьбу Вселенной связывали главным образом со средней плотностью вещества и геометрией пространства. Современные наблюдения показывают, что расширение Вселенной ускоряется; это связывают с темной энергией. Ее физическая природа пока неизвестна, поэтому детали далекого будущего Вселенной зависят от свойств темной энергии и других космологических параметров.