Що відомо про Великий Вибух?
Давним-давно, близько 12–14 мільярдів років тому, Всесвіт у тому вигляді, яким ми його знаємо, не існував. Матерії не було – жодного атома. А потім, за крихітну частку секунди стався Великий Вибух, і з'явилася на світ вся матерія та енергія Космосу. Причому Великий Вибух був схожий на феєрверк; це було швидке розширення простору. Протягом першої 1036 частки секунди Всесвіт збільшився більш ніж у 1036 разів. З однорідної суміші частинок та випромінювання згодом виникли галактики, скупчення та надскупчення галактик, які існують у Всесвіті сьогодні. Саме так сьогодні вчені уявляють процес формування Всесвіту.
Чому вчені вважають, що Великий Вибух був першим етапом народження Всесвіту? Астрономи наводять три дуже різні послідовності міркувань, які створюють міцною основу для цієї теорії. Давайте розглянемо їх докладніше.
Відкриття явища розширення Всесвіту. Ймовірно, Великий Вибух найбільш переконливо доводить відкриття Е. Хаббла, зроблене 1929 року. Хаббл виявив, що Всесвіт розширюється: групи галактик розлітаються одна від одної. Але, якщо галактики розлітаються, значить, колись вони були ближчими одна до одної. Простежуючи процес розширення Всесвіту назад у часі, астрономи дійшли висновку, що Всесвіт колись був неймовірно гаряче і щільне утворення.
Відкриття космічного мікрохвильового фону. У 1940-х роках фізик Г. Гамов зрозумів, що Великий Вибух мав породити потужне випромінювання і залишки цього випромінювання, охолоджені внаслідок розширення Всесвіту, можуть існувати.
У 1964 році А. Пенціас та Р. Вілсон відкрили це випромінювання. Його ще називають реліктовим випромінюванням. Температура випромінювання точно така, якою вона повинна бути за розрахунками астрономів (2,73 К), якщо охолодження відбувалося рівномірно з моменту коли стався Великий Вибух.
Достаток гелію у космосі. Астрономи виявили, щодо водню, кількість гелію в космосі становить 24 %. Причому ядерні реакції всередині зірок йдуть недостатньо довго для того, щоб створити так багато гелію. Але гелію саме стільки, скільки теоретично мав би утворити Великий Вибух.
Згідно з теорією Великого вибуху, подальша еволюція залежить від експериментально вимірного параметра – середньої густини речовини у сучасному Всесвіті. Якщо густина не перевищує деякого критичного значення, Всесвіт буде розширюватися вічно, якщо ж густина більша критичної, то процес розширення коли-небудь зупиниться і почнеться зворотна фаза стиснення, яка повертає до вихідного стану. Сучасні експериментальні дані щодо величини середньої густини ще недостатньо надійні, щоб зробити однозначний вибір між двома варіантами майбутнього Всесвіту.
Є низка питань, на які теорія Великого вибуху відповісти поки що не може, проте основні її положення обґрунтовані надійними експериментальними даними, а сучасний рівень теоретичної фізики дозволяє достовірно описати еволюцію такої системи в часі, за винятком самого початкового етапу - близько сотої частки секунди початку світу. Для теорії важливо, що ця невизначеність на початковому етапі фактично виявляється несуттєвою, оскільки стан Всесвіту, що утворюється після проходження даного етапу, і його подальшу еволюцію можна описати цілком достовірно.
