Начало начал. Как появилась Вселенная

Звездные массы… Наша наука смущена и вместе с тем очарована этими колоссальными телами, которые ведут себя наподобие атомов, но построение которых сбивает нас с толку своей громадной и (только по видимости?) бессистемной сложностью. Может быть, со временем выявится какой-то порядок или периодичность в устройстве звезд как по составу, так и по расположению. (Н.А. Садовский)

Поднимем голову в звездную ночь. Где-то там, за темно-синей пеленой все и началось. А началось все, как водится, из ничего. Но мы начнем с Биг Бэнга, так американцы называют Большой Взрыв, произошедший во Вселенной 15 млрд лет назад. Какой была Вселенная до этого, мы не можем даже предположить.

У нас есть время. Если даже на всей Земле сломаются часы, будет вставать и заходить Солнце, отсчитывая солнечные дни, по-прежнему будут образовываться годичные кольца на деревьях и т. д. Время не остановится. А теперь представь, что времени — нет. Время не замерло. Его просто нет. Нет и пространства. Нет вещества. Есть сверхсгусток вещества с колоссальной плотностью. Вся будущая материя мира, все то, что станет потом звездами, планетами, — все сжато в одну точку с бесконечно высокой температурой. Таким образом Вселенная «началась». В момент этого события были созданы пространство и время.

Бессмысленно спрашивать, что было до Большого Взрыва. Это все равно что спросить о том, что находится севернее Северного полюса или южнее Южного. На вопрос «Где это произошло?», можно ответить лишь одним словом: «везде». Действительно, Вселенная в тот момент не была изолированной точкой в другом пространстве. Она вся была этой точкой и размеры ее в тот миг были очень малы — близки к размеру электрона. Такую точку можно увидеть лишь с помощью сильного электронного микроскопа. Но масса несоизмеримо велика: ни 100, ни 1000, ни даже 1 000 000 тонн — гораздо больше. Больше массы Земли, Солнца, в сто тысяч миллиардов (100 000 000 000 000) раз больше массы всей нашей Галактики. А в ней не так уж мало — 150 млрд звезд весом с Солнце и тяжелее!

Затем эта точка «взорвалась» с огромной силой, и огромное облако, состоящее из элементарных частиц, стало разрастаться и расширяться во все стороны. Каждая частица была тяжелой, жила недолгой, но бурной жизнью. Первый этап образования Вселенной называют адронным, и длился он всего долю секунды — одну десятитысячную ее часть (0,0001 с)! Скорость расширения Вселенной превосходила скорость света в вакууме и приближалась к 300 000 000 м/с (300 000 км/с). Сравните: начальная скорость пули, выпущенной из автомата Калашникова, — 715 м/с, это менее километра в секунду, первая космическая скорость равна 8 км/с. Примерно с такой же скоростью движется космический корабль на орбите.

В первые мгновения своего существования Вселенная была очень горячей, намного горячее, чем внутреннее вещество самой горячей звезды. При температуре свыше 10 миллиардов градусов, а именно такой была температура Вселенной, никакое вещество существовать не может. Да его еще и не было. Почти вся энергия во Вселенной существовала в форме электромагнитного излучения (фотонов), т. е. Вселенная «светилась», если точнее — сама была ярким и бесконечным светом.

Адроны — самые тяжелые элементарные частицы. Но сейчас наступило время более легких частиц — лептонов. Начался второй этап.

Как известно, частицы не стоят на месте, а двигаются, сталкиваются, исчезают, меняются. В результате подобных «танцев» возникают частицы и античастицы. Они не могут существовать вместе. Тут уж — кто кого. По воле случая количество частиц оказалось немногим больше количества античастиц. Частицы «выжили», и весь мир теперь построен из них.

А что было бы, если победили античастицы? Ученые отвечают: ничего особенного, мир остался бы таким же, лишь немного изменилось бы строение атомов. В «наших» атомах — положительно заряженное ядро и отрицательно заряженный(ые) электрон(ы) на оболочках. А было бы наоборот. И электрон назывался бы позитроном… Ученые давно научились получать античастицы в лабораторных условиях, но в свободном состоянии антивещество на Земле не встречается.

За 10 сек Вселенная «проскочила» второй (лептонный) этап с его термоядерными реакциями. Уже наметился состав вещества, из которого будет состоять мир. Появились атомы водорода и, позднее, ядра гелия. За один день Вселенная утратила свою сверхплотность. К концу уже первых суток ее плотность была в 100 раз ниже плотности обычного воздуха.

И на этом мир больших скоростей закончился. Третья эра — эра излучения — продолжалась миллион лет. Хотя это и немного по сравнению с многомиллиардной жизнью Вселенной, но если сравнить со стремительным началом, длящимся только несколько секунд, то да, — много. О той эре напоминает обнаруживаемое до сих пор в космосе реликтовое излучение. Реликтовым называется излучение абсолютно черного тела при температуре 2,7 К. Да-да, не удивляйтесь, абсолютно черное тело тоже может «излучать». Представьте себе полый шар. Предположим, мы начали его нагревать. Что происходит внутри? Наш шар — пустой. «Тепло» внутри такой полости — это электромагнитные волны, мечущиеся между внутренними стенками. Если тело нагреть до 6 000 °С, то волны окажутся в основном в видимой части спектра. Наш шар можно назвать «черным телом», так как излучение не проходит сквозь его стенки, и он «черен» для внешнего наблюдателя, хотя внутри нагрет. При разных температурах черного тела излучение тоже разное. При 6 000 °С это видимый зеленый цвет, при температуре около миллиона Кельвинов — рентгеновское излучение. При температуре, близкой к абсолютному нулю (-273 °С) — микроволны. Что и происходит во Вселенной. Реликтовое излучение в данном случае — это память о третьем этапе развития вселенной — эре излучения.

Эра излучения закончилась образованием вещества, затем наступила еще одна эра, в которой мы с вами живем. Это Эра вещества. Зарождаются квазары, галактики, звезды, планетарные системы — все то, что мы сейчас наблюдаем с Земли.