Фред Хойл, придумавший термин «Большой взрыв», считал эту идею неточной. Ироничное замечание 1949 года о зарождении Вселенной из «большого взрыва» (big bang) прижилось благодаря журналистам. В дальнейшем используется термин «Большой взрыв».
До точки сингулярности
Распространенное представление о зарождении Вселенной из точки меньше миллиметра не совсем корректно. Аналогия: комната с предметами. Важна не наличие стен, а наличие пространства, внутри которого что-то существует.
Повышая температуру в комнате (от 38 до 5500 градусов Цельсия), наблюдаем изменения состояния материи: от ускорения молекул до плазменного состояния при температуре поверхности Солнца. При температуре в 100 миллиардов градусов (Вселенная через 100 секунд после Большого Взрыва), атомы распадаются на протоны и нейтроны, протоны — на кварки и глюоны, образуя кварк-глюонную плазму – первобытное море энергии. На этом наши знания заканчиваются. Обратный процесс – картина Большого Взрыва. Вся эта энергия существовала изначально, 13,8 миллиардов лет назад, будучи сильно сжатой.
Бесконечная Вселенная и Большой Взрыв
Расширение Вселенной, показанное на диске Хаббла, демонстрирует значительную разницу в размерах Вселенной миллиард лет назад и сегодня. Видимая часть Вселенной (зеленый кружок на схеме) – лишь малая часть бесконечной Вселенной. «Перемотка» времени к Большому Взрыву сжимает зеленый кружок в точку – «комнату», нагретую до сверхмощной энергии. Однако, бесконечная Вселенная останется бесконечной.
Большой взрыв произошел везде одновременно. Сверхплотная Вселенная резко расширилась, теряя плотность. Согласно общей теории относительности, Вселенная приобретает характеристики черной дыры, но не в пространстве, а везде одновременно – сингулярности. Сингулярность – это «дырка» в математике, где уравнения перестают работать.
Для упрощения, предположим, что Вселенная бесконечна и в момент Большого Взрыва была бесконечно протяженной. Видимая нами часть – бесконечно малая. Мы не видим остальную часть, но знаем о её расширении – не в какое-то пространство, а внутрь себя, добавляя пространство и отодвигая материю. Это подобно парадоксу отеля Гильберта: в бесконечном отеле всегда найдется место. Вселенная расширяется, атомы внутри нас отдаляются друг от друга.
Расширение Вселенной и сфера Хаббла
Гравитация препятствует расширению Вселенной, замедляя его в областях с высокой концентрацией материи. Однако, в некоторых областях расстояния увеличиваются быстрее скорости света. Это не означает, что объекты движутся быстрее света, а то, что между ними добавляется новое пространство. Граница, за которой объекты удаляются быстрее скорости света, – сфера Хаббла, которая также постоянно увеличивается.
Мощный телескоп теоретически позволяет увидеть «эхо» Большого Взрыва – микроволновой фон возрастом 13,8 миллиардов лет. Его неравномерность может указывать на вращение Вселенной. В будущем скорость расширения может стать настолько велика, что будет видна только наша галактика.
Человеческое мышление позволяет лишь строить гипотезы о том, что было до Большого Взрыва, понимая, что наша видимая Вселенная – малая часть бесконечного, постоянно расширяющегося и изменяющегося космоса.