Творение Вселенной

Творение Вселенной

В двадцатые годы нашего столетия было до­казано, что наша Вселенная находится в ста­дии расширения. Научный анализ показал, что ее расширение началось примерно 15—20 миллиардов лет тому назад. Что же было до этого? Легче сказать, чего не было. Не было ни пространства, ни времени. По­нятие пространства связано с веществом, а понятие времени — с какими-либо процес­сами. Таким образом, современная наука пришла к заключению, что акт творения Вселенной начался примерно 15—20 милли­ардов лет тому назад. Любопытно, что Мои­сей при описании акта творения Мира Бо­гом употребил древнееврейское слово "берешить", которое переведено на русский как "в начале". Точнее это слово должно пере­водиться "в начале времени", то есть в тот момент, когда начало существовать само время (до этого была только вечность).

"В начале" был Большой взрыв. Мож­но предположить, что взорвалось вещество, имевшее объем меньше спичечного короб­ка. Плотность этого вещества была неверо­ятно велика — ведь из него впоследствии образовалась вся Вселенная.

Можем ли мы знать, что же происхо­дило в момент Большого взрыва и сразу пос­ле него? Хотя это кажется и невероятным, но можем. Правда, самый первый период после взрыва, длившийся всего около одной стотысячной доли секунды, наименее ясен. Но после этого пе­риода сценарий творения Вселенной просматривается доволь­но уверенно.

Отсчет времени эволюции Вселенной начался от момента Большого взрыва. До взрыва вещество имело не только колос­сальную плотность, но и очень большую температуру. Она до­стигала десяти миллиардов градусов. В результате взрыва это вещество стало расширяться, его плотность постепенно умень­шалась. Менялась, естественно, и его температура. А это зна­чит, что менялись и процессы, протекавшие в пределах все бо­лее и более расширяющейся Вселенной.

Космофизики выделяют несколько периодов в эволюции Вселенной после Большого взрыва. Каждый период характе­ризуется определенными процессами. Наиболее важные собы­тия, от которых зависит вся последующая судьба Вселенной, произошли в первоначальный период, который длился всего одну секунду. Что происходило в этот период?

В начале был свет. Вселенная родилась из света. ("И ска­зал Бог: да будет свет; и стал свет"). Свет (фотоны) рождается при взаимодействии элементарных частиц. Фотон рождается при взаимодействии частицы и античастицы. Частицы при этом исчезают (аннигилируют), и появляются фотоны. Процесс про­текает в два этапа. Вначале тяжелые частицы и античастицы аннигилируют и в результате возникают протоны, нейтроны, электроны и античастицы, нейтрино и антинейтрино. Эти про­цессы начинаются в том случае, если температура меньше 10²⁸ К. Сами же тяжелые частицы (иксбозоны и их античастицы) возникают (рождаются) из физического вакуума, в котором они имеются, но в "виртуальном" (скрытом) состоянии. Таким об­разом, можно сказать, что Вселенная создавалась из вакуума, то есть из ничего. Физики, правда, не считают, что вакуум это ничто, поскольку из вакуума могут рождаться при определен­ных условиях частицы. Другими словами, физический вакуум и пустота это не одно и то же.

Для нас важно, что вначале был свет. Критерием здесь служит энергия. Энергия частицы или античастицы определя­ется ее массой, умноженной на квадрат скорости света (форму­ла А.Эйнштейна Е = mc²). Энергия фотона определяется его частотой. Массы покоя фотон не имеет. Поэтому мы должны сравнивать энергию всех фотонов с энергией всех частиц. Ре­зультаты этого сравнения говорят в пользу света, фотонов. Ока­зывается, что в этом первом периоде эволюции Вселенной на один миллиард фотонов приходилась только одна частица (про­тон). Поэтому можно считать, что вещество Вселенной в то время представляло собой свет (почти свет). Это состояние ве­щества, совершенно необычное состояние, называют фотонной плазмой, а сам первый период творения Вселенной — эрой фотонной плазмы. В эту эру масса излучения (рассчитанная по его энергии) значительно превосходила массу вещества (час­тиц).

Очень принципиально, что хотя свет по количеству фото­нов доминировал над частицами, тем не менее он (свет) нахо­дился в плену у частиц. Он не мог выбраться за пределы объе­ма, занятого частицами. Хотя частиц было в миллиард раз мень­ше, чем фотонов, они непрерывно поглощали фотоны. При этом, правда, они излучали новые фотоны. Так частицы эф­фективно препятствовали продвижению света за пределы ог­раниченного веществом объема. Таким образом, в этот период свет (фотоны) оказывается запертым в пределах вещества.

По мере расширения вещества уменьшалась его темпера­тура. Значит, менялись и условия рождения частиц и античас­тиц с разными массами. Чем ниже становилась температура, тем менее вероятным становилось образование тяжелых час­тиц, таких как протоны и антипротоны. Для их рождения не хватало энергии взаимодействующих частиц.

Среди частиц имелись нейтрино и антинейтрино. При вы­сокой температуре эти пары частиц аннигилируя превращаются в электроны и позитроны. Заметим, что позитрон является анти­частицей электрона. Затем пара частиц электрон—позитрон при аннигиляции превращается снова в нейтрино и антиней­трино. Это своего рода качели. Но для того, чтобы они "рабо­тали", нужна высокая температура вещества. Если температу­ра недостаточно высока, то нейтрино сможет без взаимодейст­вия выйти из этого объема. Такие условия создались в расши­ряющемся веществе спустя 0,3 секунды после Большого взры­ва. После этого момента расширяющееся вещество, которое содержало и электроны и позитроны, стало прозрачным для нейтрино. Нейтрино стало неуловимым, поскольку при обыч­ных температурах оно очень слабо взаимодействует с вещест­вом. Так, нейтрино спокойно пронизывает Землю, Солнце, дру­гие звезды, практически не замечая их. Те нейтрино и антиней­трино, которые вырвались из плена высокотемпературного вещества спустя после Большого взрыва, гуляют во Вселенной до сих пор. Они не растеряли своей энергии, поскольку не всту­пают во взаимодействие ни с кем. Точнее, "почти ни с кем". Кстати, их количество примерно такое же, что и количество фотонов, которые образовались в те времена. Но фотоны вы­рвались из плена значительно позднее, чем нейтрино. Кстати, вездесущие и неуловимые нейтрино содержат в себе информа­цию обо всей Вселенной и о тех событиях, которые происходи­ли сразу после Большого взрыва. Ученые стремятся поймать нейтрино и получить эту информацию. На наших глазах за­рождается нейтринная астрономия. Ученые надеются, что ней­трино, рождающееся вблизи центра Солнца в процессе ядер­ных реакций, принесут нам информацию об условиях, которые там имеются, и о том, что там происходит.