Погляди мислителів і вчених.
Отже, вчені зрозуміли, що Всесвіт непостійна. Потім головною сенсацією стало відкриття того, що Всесвіт з величезною швидкістю розширюється: скупчення галактик як би «розбігаються» один від одного. А це означає, що колись Всесвіт була нескінченно мала. Так виникла теорія Великого вибуху. Зараз існує багато теорій виникнення Всесвіту, але більша частина з них спирається на теорію Великого вибуху.
Початок почав або все з нічого.
Розширення Всесвіту почалося з сингулярного стану (коли 2 будь-які точки були як завгодно близькі один до одного, а щільність речовини була нескінченна) так званим Великим вибухом. Тепер давайте розглянемо основні етапи розвитку Всесвіту.
0.Сінгулярность. Великий вибух. Майже нескінченна температура і енергія.
Минуло 10-43секунди. Планка момент. Виникнення перших частинок - Гравітон.
10-6секунди. Адронний ера. Освіта і анігіляція (взаємне знищення) протон-антипротонних пар.
1 секунда. Лептонний ера. Освіта і анігіляція електрон-позитронного пар.
1 хвилина. Радіаційна ера. Ядерний синтез гелію і водню.
10.000 років. Ера речовини. У всесвіті починає домінувати речовина.
300-500 тис. Років. Епоха відділення випромінювання від речовини (рекомбінація речовини). Всесвіт стає прозорою.
1-2 млрд. Років. Початок освіти галактик.
3 млрд. Років. Галактики починають утворювати скупчення.
4 млрд. Років. Освіта нашої Галактики.
4,1 млрд. Років. Освіта перших зірок.
5 млрд. Років. Освіта квазарів.
15,2 млрд. Років. Освіта міжзоряного хмари, що дав початок Сонячній системі.
15,3 млрд. Років. Освіта Сонця
15,4 млрд. Років. Освіта планет.
Коли Всесвіт досить охолола - приблизно до мільярда градусів - стали утворюватися атоми (почався первинний нуклеосинтез). Один протон притягував нейтрон - виходив водень. Якщо ж при цьому брали участь 1 або 2 протона, то утворювалися відповідно дейтерій і тритій. Тут перед вченими стала друга проблема - а як утворився гелій, адже для цього потрібно неможливе - приєднання протона до протону. Російсько-американський вчений Г.А.Гамов знайшов рішення цієї проблеми, припустивши, що після захоплення нейтрона протоном перший може розпастися на протон, електрон і антинейтрино. Тоді утворюється стійке ядро з двома протонами і двома нейтронами - гелій. Здавалося б, цей процес можна продовжувати і далі, послідовно отримуючи всі елементи таблиці Менделєєва. Але на шляху нуклеосинтеза стали елементи з «магічними» числами 5 і 8, так як будь-яка комбінація протонів і нейтронів, що утворює ядро з атомним вагою 5 і 8, є нестабільною - вона розпадається швидше, ніж утворюється. Звичайно, у Всесвіті 99% водню і гелію, а й інші елементи повинні були як - то утворитися. Я розповім про це трохи пізніше.
Наступні 300 - 500 тис. Років не відбувалося нічого цікавого. Коли ж температура знизилася так 3000 К, все решта електрони увійшли до складу водню і гелію, переставши взаємодіяти з фотонами. Всесвіт стала прозорою, випромінювання відокремилося від речовини і утворило те, що в наш час називають реліктовим випромінюванням.
В результаті Всесвіт містила однорідну суміш трьох майже не взаємодіяли між собою субстанцій: лептонів (нейтрино і антинейтрино), реліктового випромінювання (фотони) і речовини (атоми водню, гелію і їх ізотопи). У даних умовах жодне з чотирьох фундаментальних взаємодій не могло вплинути на цю систему. Здавалося б, що в перспективі залишається подальше розширення і остигання Всесвіту, що завершується утворенням «лептонний пустелі» (щось на зразок «теплової смерті»). Насправді ж вихід знайшовся, це був перехід в новий структурний стан Всесвіту. Через порушення рівноваги між речовиною і антиречовиною, а також через наявність різних субстанцій стали утворюватися протогалактики (гігантські газові хмари), з яких потім утворювалися галактики. У кожному хмарі починався бурхливий процес зореутворення, народжувалися сотні мільйонів зірок, в тисячі разів частіше, ніж зараз спалахували наднові. Цей процес носив характер ланцюгової реакції. Те, що процес формування галактик супроводжувався рухами потоків речовини, призвело до появи вихрових рухів, в тому числі і до обертання галактик.
Тепер саме час поговорити про виникнення важких елементів. Всі знають, що наше Сонце отримує енергію за рахунок перетворення водню в гелій. Що буде, коли водень скінчиться? Сонце піде з головної послідовності і перетворитися на червоного гіганта, в ядрі якого при температурі в сотні мільйонів градусів спочатку 3 ядра гелію будуть перетворюватися в 1 атом вуглецю (це може статися тому, що крім гелію там нічого не залишиться), а потім піде ланцюгова реакція , аж до заліза, на якому цей ланцюжок зупиниться, так як перестане виробляти енергію. Але потім Сонце, відкинувши зовнішню оболонку, перетвориться на білого карлика, при цьому майже всі важкі елементи залишаться в ньому. Як же тоді ці елементи потраплять в космос? А як утворюються більш важкі елементи? Ми відразу змушені виключити 95-98% зірок, маса яких менше або не на багато більше маси Сонця. Єдине можливе джерело важких ядер - це найновіша.
Наднова типу 1 виникає на тому самому грунті, що і звичайна нова: білий карлик отримує матерію від довколишнього червоного гіганта. Різниця в тому, що білий карлик стоїть біля межі своєї маси (близько 1,38 сонячної), тому що додається маса змушує його не просто почати ядерну реакцію, а вибухнути. Вся його маса (1,4 сонячної) викидається в космос. Але в карлику немає ядер важче заліза. Вони викидаються в космос надновими типу 2 і 3. Мова йде про масивних зірок, які важча за Сонце в десятки, сотні, а то й тисячі разів. Такі зірки, швидко перетворивши весь водень і гелій з ядра в залізо, відчувають різке зростання температури і тиску, і весь водень і гелій на поверхні моментально вступає в ядерну реакцію. Зірка вибухає, причому велика частина енергії йде на синтез важких елементів.
А як утворилися ядра Li, Be і B з атомною масою менше 12 - маси вуглецю? Вважається, що вони утворилися через розпад нестабільних ізотопів більш важких ядер.
Ми і наш світ, таким чином, не тільки відбулися з зірок, але з вибухають зірок. Ми - діти наднових.
Що майбутнє нам готує?
Ну, ось ми і закінчили розповідь про еволюцію Всесвіту. Вважається, що вона виникла через якогось випадкового процесу. Таких випадковостей потім було безліч: асиметрія між речовиною і антиречовиною, нестійкість ядер з масою 5 і 8, стійкість вуглецю ... Сукупність численних випадковостей такого роду називається «тонкої підстроюванням» Всесвіту. Не менш дивні збіги зустрічаються на всьому шляху розвитку життя, наприклад вимирання динозаврів.
Що буде з Всесвіту? Чи буде вона розширюватися до нескінченності, або стиснеться знову до нуля? Або вона зникне через випадкового процесу, як і з'явилася? На мій погляд, ми ніколи цього не дізнаємося. Високорозвинені цивілізації так довго не живуть. Все в полоні у випадковостей.