Примітка редактора: Стаття «Всесвіт може бути в 250 разів більша, ніж те, що можна спостерігати» викликала значну дискусію серед наших читачів, де декілька припускають, що УТ повинен мати низку статей про космологію - космологію 101, якщо ви хочете. Наша найновіша письменниця Ванеса Д'Аміко, яка написала вищезгадану статтю, сьогодні починає серію «Космологія 101», починаючи з самого початку.
Як Всесвіт почав свій початок? Це одне з найактуальніших питань космології та, ймовірно, питання, яке буде довгий час. Тут я розпочну з пояснення того, що думають вчені про перші формувальні секунди життя Всесвіту. Більш ніж ймовірно, історія не зовсім те, що ви можете подумати.
На початку було ... ну, ми насправді не знаємо. Однією з найпоширеніших помилок у космології є те, що Всесвіт почався як надзвичайно маленька, незбагненно щільна колекція матеріалу, яка раптово вибухнула, породивши простір, як ми це знаємо. Існує низка проблем з цією ідеєю, не в останню чергу припущення, що маються на увазі у події, що називається великим «ударом». По правді кажучи, нічого "не стукнуло". Поняття про вибух приводить до уваги все більший прилив матеріалу, поступово заповнюючи простір навколо нього; однак, коли народився наш Всесвіт, простору не було. Не було і часу. Вакууму не було. Було буквально нічого.
Тоді народився Всесвіт. Надзвичайно висока енергія протягом перших 10-43 секунди свого життя вченим дуже важко визначити щось переконливе про походження космосу. Звичайно, якщо космологи вірно ставляться до того, що, на їхню думку, може статися далі, це не має великого значення. Згідно теорії інфляції, близько 10-36 секунд, Всесвіт зазнала періоду експоненціальної експансії. За декілька тисячних частин секунди простір завищений в 10 разів78, швидко відокремлюючи колись сусідні регіони незрівнянними відстанями і вибухаючи крихітні квантові коливання в тканині простору-часу.
Інфляція є привабливою теорією з ряду причин. Перш за все, це пояснює, чому ми спостерігаємо, як Всесвіт є однорідним та ізотропним у великих масштабах - тобто він виглядає однаково у всіх напрямках та для всіх спостерігачів. Це також пояснює, чому Всесвіт візуально видається плоским, а не кривим. Без інфляції плоский Всесвіт вимагає надзвичайно тонкого налаштування початкових умов; однак інфляція перетворює цю тонку настройку у фокус масштабу. Знайома аналогія: земля під нашими ногами здається плоскою (хоча ми знаємо, що живемо на сферичній планеті), тому що ми люди набагато менші за Землю. Так само надутий Всесвіт настільки величезний порівняно з нашим місцевим полем зору, що він видається просторово плоским.
Як ідеться в теорії, кінець інфляції поступився місцем Всесвіту, який виглядав трохи більше, ніж той, який ми спостерігаємо сьогодні. Енергія вакууму, що рухала інфляцію, раптом трансформувалася в інший вид енергії - такий, який міг створити елементарні частинки. На даний момент (всього 10)-32 секунди після народження Всесвіту) температура навколишнього середовища була ще занадто гарячою, щоб з цих частинок побудувати атоми або молекули; але, як тривали секунди, простір розширювався і охолоджувався до точки, коли кварки могли зібратися і утворювати протони та нейтрони. Фотони з високою енергією продовжували дрімати навколо, постійно вражаючи та захоплюючи заряджені протони та електрони.
То що ж було далі? Як цей хаотичний суп із речовини та випромінювання став тим простором організованої структури, яку ми бачимо сьогодні? Що буде з Всесвітом у майбутньому? І як ми знаємо, що саме так розгорнулася історія? Не забудьте ознайомитись з наступними партіями Cosmology 101, щоб отримати відповіді на ці питання та багато іншого!
