Список рекомендуемой литературы.

https://vk.com/@antropogenez_ru-bolshoi-vzryv

Что было до Большого Взрыва и как из «ничего» получилось «всё»? Взрослый физик отвечает на детские вопросы о космологии

Спикер: Верходанов Олег Васильевич (17.03.1965 - 05.04.2020) – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель группы исследования галактик и космологии Специальной астрофизической обсерватории РАН. Доклад прозвучал 29 февраля 2020 г. на форуме «Ученые против мифов-12» (организатор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ).

Стенограмма: Валерия Менешкина, Екатерина Тигры.

https://www.youtube.com/watch?v=EiUy8aJJKOQ

Александр Соколов: Приветствую, Олег.

Олег Верходанов: Добрый день.

Соколов: Я хотел бы сначала провести опрос среди наших делегатов, если позволишь.

Верходанов: Вперёд.

https://sun9-31.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6a2/_r9Y_O-BEdU.jpg?size=807x416&quality=96&sign=25b0797b7963112782999d9f0eab6243&type=album

Соколов: Что было до Большого Взрыва? Давайте проголосуем, поднимайте руки.

Варианты ответов:

· ничего,

· другая Вселенная, такая же как наша,

· виртуальная реальность,

· наша Вселенная уже существовала,

· «Сначала было слово…».

По-моему, по сумме получается, что большинство рук не подняло. Я попрошу всех, кто смотрит онлайн-трансляцию, перейти по ссылке и проголосовать прямо, честно, как на духу.

Олег, хотел спросить. Я слышал, что термин Большой Взрыв вообще не отражает сути этого явления, это термин-ярлык, он учёным мешает. Точно так же как и, допустим, митохондриальная Ева, которая создаёт ассоциации с библейским сюжетом. Мешает ли астрофизикам этот Big Bang?

Олег Верходанов: Термин, конечно, левый, он придуман космологом, который выступал за стационарную Вселенную. Это Фред Хойл. И придуман термин назло новым космологам в пятидесятые годы, когда он по радио сказал: эти новые космологи напридумывают что-нибудь, и Большой Взрыв в том числе. Термин не беспокоит, потому что есть более необычные термины в космологии и астрофизике, такие как чёрная дыра или генетический код Вселенной, и ничего в этом странного нет, будут ещё более странные, такие как тёмная материя и тёмная энергия. Это хорошо. Я думаю, это здорово.

Не мешает.

Так, давно пора начинать основной доклад. Я построил его немножко по-другому. Задаётся вопрос, который я как бы сам себе задаю, и вам в том числе. И даю ответ — то, что определяют мифы, и то, что это есть на самом деле.

https://sun9-20.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6ac/Fr9ELLlIZV0.jpg?size=807x454&quality=96&sign=81003d01d34c702e9a688e4ef4700c7b&type=album

Что такое Большой Взрыв? Первый миф, что Большой Взрыв — это взрыв. Саша уже сказал, что это странное слово. Нет, это не взрыв, а ускоренное, очень быстрое расширение Вселенной в самый ранний момент времени с разогревом. Представьте себе, что что-то у нас раздулось, разогрелось, и мы само действие назвали взрывом. Взрыв — это ударная волна. А вот то, что происходило там, никакой ударной волны не было, не в чем было её делать, сама Вселенная появлялась.

Второй миф, что Большого Взрыва не было. Увы, это уже не так. И этому посвящён весь мой доклад, в конце я приведу какие-то моменты, какие-то наблюдательные данные, которые никаким другим образом объяснить нельзя. Простейшее объяснение — это Большой Взрыв. Стандартное возражение теории Большого Взрыва, что Вселенная может быть стационарной. И придумывают различные способы сказать, что вот так, как сейчас, всегда и было. Однако наблюдательные данные говорят о противоположном, что раньше Вселенная была действительно моложе. И мы поговорим немножко о самом главном, о том, что подтверждает то, что происходило раньше — это реликтовое излучение. Оно, как предполагается, осталось после Большого Взрыва. Понятно, что словосочетание Большой Взрыв в большинстве сообществ вызывает улыбку, потому что это отличный, классный сериал, который называется «Теория Большого Взрыва», один из лучших, на мой взгляд, ситкомов, которые можно посмотреть. Там очень много правильных формул, которые пишутся, и правильных слов, в том числе и теория Большого Взрыва.

В реальности, я уже сказал, Большой Взрыв — это очень быстрое раздувание пространства, с рождением вещества и разогревом в самые короткие ранние промежутки времени до 10^(−32) секунды. Это нолик, точка, 32 нуля. В одной из теорий. Я в основном буду говорить о теории инфляции, это сейчас доминирующая теория. Инфляция — это inflation, переводится как «раздувание». И вот быстрое раздувание Вселенной называется эпоха инфляции.

https://sun9-14.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6b6/H9suETJPk2Y.jpg?size=807x454&quality=96&sign=1d1ec5e539ea0e3e5da81cb471fef734&type=album

Где был Большой Взрыв? Стандартный миф. Сам вопрос «где был Большой Взрыв?» задается довольно часто. И рисуется некая точка, от которой всё раздувается. Это не так. Если Большой Взрыв, а именно начало нашей Вселенной — это расширение с очень маленького объема, то тогда вот этот очень маленький объём — практически точка, размер которой 10^(-33) см, раздулась во всё, что вокруг нас есть. Тогда ответ на вопрос «где был Большой Взрыв?» будет «в каждой точке вокруг нас». Хоть у нас в желудке точки, даже в этих точках был Большой Взрыв. Обратим время вспять — и всё сойдется в эту самую точку. Он был везде.

https://sun9-39.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6cf/Ur-j7bWyDQI.jpg?size=807x454&quality=96&sign=e87b0969c5f00b8ba8765e7d1e486b4b&type=album

Когда произошел Большой Взрыв? Миф: мы не можем этого знать и вообще его не было. А реальность такова, что мы это знаем с очень хорошей точностью. Большой Взрыв произошел 13,8 млрд. лет назад с точностью плюс-минус 20 млн. лет. Узнали мы это благодаря наблюдательным данным. Благодаря серии экспериментов, которые проводятся в этом веке. Благодаря тысячам астрономов, которые, не покладая рук, голов и ночей работают и следят за небом. И измеряют те данные, благодаря которым мы это всё получили. Только представьте себе, что мы небо можем разбить на очень маленькие пиксели, где каждый пиксель наблюдался десятки тысяч раз по всему небу в различных диапазонах длин волн, мы можем восстановить распределение энергии по всем длинам волн и решить обратную задачу: если мы знаем физические законы, как они работают в окружающем нас мире, то точно такие же физические законы работают и там, мы можем применить их к тем данным, которые у нас есть. И мы можем вычислить все процессы, которые происходили, и узнать, когда Большой Взрыв произошёл: 13,8 млрд. лет назад.

https://sun9-38.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6d9/J3sMGmIQIjI.jpg?size=807x454&quality=96&sign=8b0ff411814e6221d11e4cb5a74be8be&type=album

Существовала ли Вселенная до Большого Взрыва? Миф: мы не можем этого знать. Реальность: Вселенная существовала до Большого Взрыва. А как мы это узнали? А вот это очень интересный вопрос. Я уже сказал, что Большой Взрыв — это ускоренное расширение Вселенной в самый ранний момент времени, с разогревом, и, естественно, разогрев — это распад того поля, которое раздувало Вселенную на частицы. Но что-то было до расширения. Была наша Вселенная, которая потом стала раздуваться и разогреваться. Наша Вселенная существовала до Большого Взрыва.

Это нетривиальный факт, но, на самом деле, наблюдательные данные говорят именно об этом. Мы знаем области на небе (эти области в реликтовом излучении), которые между собой не связаны. Они настолько большие, что их одинаковость нужно объяснить тем, что они начали формироваться до разогрева, до того, как произошел Большой Взрыв, но в нашей Вселенной. То есть, вопрос очень простой, но вот следующий вопрос совсем нетривиальный.

https://sun9-24.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6e3/iKrF-Ag1clo.jpg?size=807x454&quality=96&sign=2865d4fadd14bbe644ce078042118377&type=album

Потому что такого мифа просто нет, но вопрос этот задавать приходится. Он связан с тем, что же мы определяем термином Большой Взрыв. Вообще астрономов, если вы представляете, в мире примерно десять тысяч человек, из них тысяча человек работает в космологии. Космология — это наука о том, как родилась и эволюционирует вся Вселенная в целом. И вот внутри этой тысячи человек работает много различных групп. И если вы у разных групп начнёте спрашивать «что же такое Большой Взрыв?», «Когда он закончился?», то разные люди ответят по-разному. Разные группы произносят различные доказательства того, что Большой Взрыв в их определении самый хороший. Стандартное понятие, что Большой Взрыв — это то самое быстрое раздувание с разогревом, и когда это всё раздувание, инфляция, уже завершилось, Большой Взрыв и закончился.

Однако мы открываем классические учебники. У различных авторов, как у наших, так и у зарубежных, мы видим, что, оказывается, когда появились частицы, состоящие из трёх кварков – барионы… Есть такое определение — генерация (или появление) барионов в эпоху Большого Взрыва. То есть вроде бы разогрев закончился, из кварков образовались барионы, и это тоже произошло во время Большого Взрыва. Дальше читаем. Оказывается, из этих барионов, из протонов, нейтронов образовался гелий, он образовался в первые три минуты после появления Вселенной, после Большого Взрыва. Этот момент называется нуклеосинтез, нуклеосинтез Большого Взрыва. Он, Взрыв, уже закончился, а нуклеосинтез всё равно Большого Взрыва.

Дальше, оказывается, мы будем говорить о реликтовом излучении, которое отделилось от вещества спустя 380000 лет после появления Вселенной. А откуда оно взялось? Реликтовое изучение взялось во время аннигиляции частиц и античастиц. Когда Вселенной была одна стотысячная секунды, они аннигилировали, превратились в свет, этот свет 380000 лет путешествовал по первичной плазме, поглощаясь-излучаясь, поглощаясь-излучаясь, Вселенная расширялась-охлаждалась, раз!, и водород стал нейтральным. Излучение стало свободно проходить. Это излучение называют реликтовым, в нём записана вся информация о том, что происходило и, в принципе, о том, что будет. И оказывается, это реликтовое излучение, тоже является, как говорят журналисты, «эхом» Большого Взрыва. Предполагают некоторые группы, что Большой Взрыв закончился, когда плазма перестала быть плазмой, и стала обычным нейтральным газом. Однако, как мы уже сейчас знаем, Вселенная расширяется ускоренно.

Существуют группы астрофизиков, которые говорят: ага, смотрите, во время инфляционного расширения Вселенная расширялась ускоренно, сейчас Вселенная расширяется ускоренно, может быть, это одно и тоже? Может быть, это продолжение того, что было, и Большой Взрыв ещё не закончился, и мы живем в эпоху Большого Взрыва?

На самом деле мы в принципе не можем дать определение, что такое Большой Взрыв. За исключением классических учебников. Лично я склоняюсь к тому, что написано в первом пункте в той строчке: Большой Взрыв — это эпоха инфляции с разогревом, а дальше уже просто исторические определения. То есть, по нашему с вами (я вам как бы предлагаю) определению, что Большой Взрыв закончился с первичным разогревом нашей Вселенной, но есть группы людей, которые говорят, что он ещё не закончился. Противоречия здесь нет, если вы сразу даёте определение.

https://sun9-56.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c6ed/CDVtdTZ_-m8.jpg?size=807x454&quality=96&sign=07c84dcf8a17f1347b54d6b79f62f9c7&type=album

Вот очень любопытный вопрос, с которым связано очень много различных мифов. Были ли пространство, время и физические поля до существования нашей Вселенной? Особенность этого вопроса состоит в том, что мы не можем знать. Миф говорит: да, эти физические категории были до Большого Взрыва. И стандартно любители физики предполагают, что да, мы можем в этих категориях говорить, что Вселенная возникла в каком-то пространстве, там было какое-то время, сколько времени произошло до появления нашей Вселенной, и в каком месте она возникла, Вселенная, в каком мире случалась. Но физически мы точно сказать не можем. Возможно, были условия в каком-то другом мире, с какими-то другими описаниями пространственных координат или временных, а может быть, это всё было совсем по-другому. Здесь физика вам ничего сказать не может. Может быть, скажут режиссёры-фантасты, которые пишут фантастические фильмы, но там часто так много всего смешного, что лучше иногда про них не вспоминать. Но скорее всего, в нашем понимании пространства (того, что мы привыкли измерять линейкой) и времени до появления Вселенной не было.

https://sun9-28.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c700/RohlsoxNDyQ.jpg?size=807x454&quality=96&sign=526af770568a6edc253eeaaa508ae28b&type=album

Есть ли другие Вселенные со своими Большими Взрывами? Тут возникает слово, которое часто встречается в художественной литературе, но сейчас уже встречается и в научных статьях, multiverse — мультивселенная. Миф говорит о том, что они точно есть. И часто вопросы задают после лекции: а вот что там связано с multiverse? Приходится иногда про это говорить. И в принципе некоторые физики, такие как, например, Макс Тегмарк, предлагают классифицировать все стандартные понятия multiverse. Понятия multiverse у различных авторов, которые используют это слово, различаются. И часто они не связаны между собой, а некоторые даже каким-то образом противоречат, но во всех этих понятиях всё равно Большой Взрыв есть.

Стандартная вещь, которая обсуждается, это так называемая лоскутная Вселенная. Большой Взрыв начался с очень маленького объёма и расширялся с очень большой скоростью. Тут должен заметить, что скорость расширения была больше скорости света, здесь нет никакого противоречия стандартной физике, потому что не вещество двигалось со скоростью света, а растягивалось пространство. На скорость расширения пространства запрета нет, и мы можем выбрать такую скорость, которая будет практически бесконечной. Тогда при расширении пространства у нас разнесённые области будут находиться на очень больших расстояниях. А если мы возьмём почти бесконечность, то можем придумать такие области, которые друг на друга очень похожи. Как в бесконечном случайном численном ряде у нас всегда будут повторяться последовательности чисел, точно так же мы можем представить себе повторяющиеся маленькие кусочки Вселенной, лоскутки. Лоскутки одной Вселенной. У нас могут быть какие-то похожие области, какие-то различные, это будут разные миры, которые между собой не будут связаны. Нельзя добраться из одного мира в другой из-за огромности, и вот такой мир можно рассматривать как мультивселенную.

Другая теория, которая более физическая, и которую пытаются проверить астрофизики с помощью современных объектов. Это Бранная теория. Если наш мир представляет из себя трёхмерное многообразие, которое может быть погружено в четырёхмерное. То есть, наш трёхмерный пространственный мир можно погрузить в четырёхмерный. Мы не знаем, что такое это четырёхмерное пространство, но зачем нам знать, компьютер нам может это рассчитать и посмотреть, нет ли каких-то связей, нет ли других таких миров, и не могут ли они взаимодействовать между собой. Физики это рассматривают. И астрофизики ищут кротовые норы, которые не найдены, и непонятно, когда будут найдены. Но процесс идёт, он интересный, непонятно чем может закончится, возможно, в этом что-то есть. Эта штука проверяемая, кстати: если такие миры существуют, они могут взаимодействовать, и это взаимодействие мы можем увидеть через особенности, я об этом потом скажу.

Множественная инфляция. Мы можем запустить не в одной точке раздувание Вселенной, а сразу в нескольких соседних, и у нас будет много различных миров с разными законами природы, например. Между собой они не будут взаимодействовать, хотя между ними могут возникать необычные штуки, они называются Доменные стенки, которые разделяют Вселенные с различными законами природы. К сожалению, мы не наблюдаем Доменных стенок, и можем сказать на очень высоком уровне точности, что в окружающем нас мире Доменных стенок нет. Это тоже установлено по данным реликтового излучения.

Фантастические режиссёры очень любят новую интерпретацию квантовой механики, на этом деле строится другая мультивселенная, это Вселенная, расщепляющаяся в каждый момент времени в связи с равными вероятностями событий, как, например, жив кот Шредингера или мёртв. В данной точке происходит расщепление, и в одной Вселенной кот жив, а в другой мёртв. И эти Вселенные существуют одновременно. Такие штуки не проверить сейчас, и нельзя сказать, что Вселенная, физика работает таким образом, что такая интерпретация верна или нет, но зато это активно обсуждается.

https://sun9-69.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c70a/qtNnXsCWF2s.jpg?size=807x454&quality=96&sign=aa796ff38b21fb8e27c2e962f168d99d&type=album

Откуда взялась энергия для Большого Взрыва? Это стандартный вопрос учителей физики, и особенность современной теории такова, что не нужна никакая энергия для появления Вселенной. Вам ничего для этого не нужно. Вселенная появилась, скорее всего, из простой квантовой флуктуации, в которой флуктуировало определённое поле, весь вакуум, который нас окружает, необычный. На самом деле для нас он обычный, но для физики это очень интересная субстанция, в ней рождаются и исчезают виртуальные частицы и поля. Частицы — это и есть поля.

И вот поле появляется на некоторый момент времени и исчезает. Если поле появилось (если вы, например, Бог), вы можете с этим полем поиграть. Оно появилось, вам нужно эту энергию вернуть очень быстро назад, но пока она у вас в руках, вы можете из неё что-нибудь слепить. Вы можете слепить из неё определённый пузырёк и выкинуть его в другое измерение. Это нехорошее действие с точки зрения физики, но зато вы энергию использовали — слепили пузырёк, а потом вернули назад. Дальше вы должны поиграться с этим пузырьком, в этом пузырьке может продолжать действовать поле, которое его раздувает.

Здесь я перехожу на интерпретацию Стивена Хокинга, она просто красивая, но проверить её нельзя, потому что Вселенная очень большая. Действие на раздувание имеет отрицательную энергию, вы должны её компенсировать тем веществом, которое вы порождаете внутри, тогда суммарная энергия у вас равна нулю и вам ниоткуда энергию брать не надо. А поле само себя разгоняет, оно усиливается, и через некоторое время из-за нестабильности разваливается. Разваливается на частицы, откуда и появляется вся наша Вселенная. И в принципе, это базовое состояние для понимания того, что происходит в нашей Вселенной и как она эволюционирует.

https://sun9-54.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c714/Fm7PQ-NxDrE.jpg?size=807x454&quality=96&sign=469981f9c5e69b5daf609c94a25ddce6&type=album

Почему учёные уверены в существовании эпохи Большого Взрыва? Стандартный миф: они всё сочинили. Там пункт стоит, что в слайде 10 я вам об этом расскажу.

https://sun9-17.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c71e/9Nk35ftK51c.jpg?size=1280x720&quality=96&sign=6c939c42dece748801a8e1ab31c902eb&type=album

Но перед тем, как вам рассказать, почему учёные уверены в том, что была эпоха Большого Взрыва, я должен вам немножко рассказать об истории Вселенной.

Как я вам уже сказал, Вселенная появилась из квантовой флуктуации вакуума. Для этого особого ничего не нужно, просто нужно знать, что теоретически существуют определённые поля (хотя у них наблюдаются родственники: некие скалярные поля. Одно из скалярных полей мы хорошо знаем, это поле Хиггса), каждое из которых — лишь маленькая область пространства, которое начинает раздувать. Это поле назвали инфлатоном, идея была предложена Алексеем Старобинским ещё в 1979 году, а дальше над ней работал и Алан Гут, который предложил само название, и Андрей Линде, который более-менее привёл теорию к современному состоянию. Это простейшая теория, которая объясняет то, как произошёл наш мир. Она имеет очень много предсказаний, которые все выполнены, за исключением одного доказательства, которое требуется для этого.

Итак, появилось это поле, которое стало раздувать пузырик, через 10^(-32) оно действовать перестало, но Вселенная расширялась очень быстро, за время действия, которое, как я уже сказал, длилось 10^(-32) секунды, Вселенная расширялась в 10^30 раз, стала буквально долей миллиметра с очень маленького объема, поле перестало быть стабильным, осциллировало, развалилось на частицы, кварк-глюонная плазма за счет образования барионов превратилась в протоны, нейтроны, которых протонов было больше чем антипротонов на одну миллиардную долю. И вот эти антипротон и протоны, нейтроны и антинейтроны аннигилировали. Одна миллиардная часть вещества осталась.

Мы состоим из этой одной миллиардной части. А всё остальное стало фотонами. Эти фотоны путешествовали 380000 лет, отделились от нейтрального водорода и вот здесь вокруг нас летают. Мы их можем сосчитать и узнать, сколько антивещества аннигилировало. Просто фотонов примерно в 2 миллиарда раза больше, чем барионов; мы знаем это благодаря плотности энергии, это наблюдательные данные. Спустя три минуты после Большого Взрыва образовалась 25% гелия, и это мы видим во всей Вселенной, это было сосчитано до того, как были получены наблюдательные данные. Спустя 380000 лет после Большого Взрыва, вот здесь у нас показана зелёная карта — это карта реликтового излучения 380000 лет спустя, чёрная полоса, которую здесь видно, это эпоха образования, то есть не эпоха, а это Dark ages, когда ничего не было и начали образовываться области, в которых родились звёзды.

Но когда ничего не было я говорю, на самом деле там были облака из тёмной материи. И облака из тёмной материи имели массы, сравнимые с массами галактик, которые притягивали нейтральный водород, равномерно распределённый по Вселенной. Водород втекал в эти гравитационные колодцы, там образовались первые звёзды и максимум образования первых звёзд приходится на 400 млн. лет после Большого Взрыва, хотя самые первые звёзды, похоже, появились спустя 200 млн. лет после Большого Взрыва. Спустя 700 млн. лет после Большого Взрыва начали загораться первые квазары, без которых вы жить не можете. У вас у всех есть мобильные телефоны, на которых установлена наверняка система GPS, система GPS без квазаров, а на самом деле без черных дыр, которые сидят внутри квазаров, работать не может.

Квазары — это сверхмассивные черные дыры с массами порядка миллиарда масс Солнца, на которые истекает газ в виде аккреционного диска по спирали. Но не весь газ попадает в черную дыру, пересекая горизонт событий, а из-за того, что в этом газовом диске образуется высокая температура и плазма, которую мы поджимаем гравитацией, магнитные силовые линии поджимаются, наматываются на ось вращения черной дыры, в результате две струи вылетают вдоль этих силовых линий, внутри этого поля, и мы видим радиоисточник, который горит. Черная дыра, в неё падает газ, разогретые две струи вылетают, это яркий радиоисточник, который мы видим в момент возникновения, когда он во Вселенной появляется, спустя 700 млн. лет после Большого Взрыва.

Мы знаем, что примерно 500000 таких источников есть на небе, самых ярких десятки тысяч. Эти радиоисточники образуются сетку координат, к которой привязываются спутники на небе, они ориентируются по сетке квазаров. По этим спутникам ориентируются станции на континентах, на которые ориентируются ваши мобильные телефоны. Когда вы определяете координаты с помощью GPS, вы должны понимать, что используете для этого чёрные дыры, которые находятся за миллиарды световых лет от вас. Нам это знание очень нужно. На самом деле, много чего мы из астрономии используем, но это одно из самых активно применяемых знаний, астрофизических и космологических.

Спустя шесть миллиардов лет после Большого Взрыва во Вселенной начала доминировать особая субстанция, которую мы называем тёмная энергия. Тёмная не есть объяснение для субстанции, а просто само название: мы не знаем, что это, поэтому называем её тёмной. Вселенная раздувается ускоренно, значит на неё, согласно школьной физике, действует какая-то сила, обзовем эту силу тёмная энергия. Тогда получается, что ускоренное расширение Вселенной — синоним действия этой тёмной энергии. Возраст Вселенной 13,8 млрд. лет. Такова краткая история.

https://sun9-9.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c728/57QAGLqNmGg.jpg?size=807x454&quality=96&sign=893cd197c3a9456eba7c40577438e17a&type=album

Но каковы доказательства того, что я вам рассказываю правду? А правда — это наблюдательные данные. Конечно, мы можем сочинять и говорить всё, что угодно, мы можем строить гипотезы, но они тогда имеют смысл, когда мы их можем проверить. Любопытно вот что: если мы находим что-то новое, то мы без страха отбрасываем всё, что знали. Такое было очень часто, и самый большой отброс наших знаний, выбрасывание практически в корзину, произошёл в 1998 году, когда была открыта тёмная энергия. Парадигма была пересмотрена. И ничего страшного в этом нет, возможно, такой же путь будет проходить дальше. Наши знания таковы.

Мы можем наблюдать эпоху Большого Взрыва и наблюдаем через её последствия. Последствие первое, которое было и привело к созданию релетевисткой космологии — это открытие Эдвином Хабблом расширения Вселенной. Скопление галактик, где крупные галактики в них удаляются друг от друга, и мы это можем видеть. Реликтовое излучение, то самое, которое осталась от Большого Взрыва, это на самом деле миллиарды точек в разных диапазонах длин волн, точные измерения. Химический состав Вселенной, который можно было получить только в самую раннюю эпоху: 75% водорода, 25% гелия.

И структура Вселенной. Если вы хотите получить крупномасштабную структуру Вселенной, которая представляет из себя паутину, вы можете получить её только в рамках расширяющейся Вселенной за счёт эволюций гравитационного сжатия вещества, образования скоплений галактик, ниточек, которые их соединяют, называемые филаментами и войн между ними. Только в рамках этой теории вы можете получить ту структуру, которую мы видим. Эта структура характеризуется особенными словами, это называется спектр мощности (сколько энергии на каких масштабах мы наблюдаем), и никакой теории, кроме Большого Взрыва, сейчас мы получить не можем.

https://sun9-71.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c732/DpHK8iK5BlI.jpg?size=807x454&quality=96&sign=5ecb3f0017206f8e7e572005c38f99d3&type=album

Как всё умрёт? Миф: мы никогда не узнаем. Правда состоит в том, что мы пока не узнаем. Потому что сказать точно нельзя. Существует несколько теорий о том, что такое тёмная энергия, и от этих моделей зависит ответ. Модели бывают разные, но любопытно, что некоторые старые модели возвращаются к нам через новое понимание физики. В принципе, если это просто константа, которая в уравнении Эйнштейна стоит, называемая лямбда-членом, то это аналог того, как может действовать пустота, а именно вакуум: он своими виртуальными частицами (они имеют какую-то массу) может расталкивать вселенную. Тогда Вселенная будет вечно раздуваться, пока там что-нибудь не произойдёт полностью. По крайней мере, 10^20 млн. лет могут существовать сверхмассивные черные дыры, а после того, как они испарятся, что-то будет, может быть, ещё.

https://sun9-49.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c73c/rY36C65l-Yw.jpg?size=1280x720&quality=96&sign=5b76f60f2fcef5b54040419b14f501bc&type=album

Но времени мало, я перейду к последнему, квинтэссенции. Квинтэссенция — это когда у нас действует какая-то особая пятая сила. Квинтэссенция — пятая сущность, в связи с чем её называют пятой силой. Если ускоренное расширение Вселенной связано с тем, что в нашей среде существует это действие, тогда оно может расти со временем. Это мне, кстати, нравится больше всего. Значит, за примерно 33 млрд. лет эта сила станет сильнее не только чем гравитация, которая удерживает галактики в скоплениях, или звёзды в галактиках, или планеты в Солнечной системе, но она станет сильнее, теоретически, чем связь кварков между протонами, и всё разорвёт очень красиво. Это называется Большой Разрыв. Жалко, что мы этого не увидим, хотя кто знает? Может, и увидим.

https://sun9-47.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c746/dFR5K7FDyn4.jpg?size=807x454&quality=96&sign=02b98f36a9d3bff6c4309a0eed83ceee&type=album

Можно ли создать Вселенную? Миф: только Создатель может создать Вселенную. Реальность: на самом деле она может возникнуть случайно. А раз она может возникнуть случайно, когда-нибудь, быть может, мы её и сделаем.

https://sun9-4.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c750/SqnZ30_sxl0.jpg?size=807x454&quality=96&sign=872f03bb2bc2a63d227c9d7463a709aa&type=album

Возможно, это будет в ближайшем будущем, сценарий понятен, но нам нужно знать параметры этого поля. И на самом деле это мечты. Потому что, хотя сейчас уже выходят статьи в «Успехи физических наук» типа «как создать Вселенную в пробирке», тем не менее нам необходимо иметь необычные ускорители, помощнее чем адронный коллайдер, чтобы такое сделать. Но может быть они возникают и сами.

Спасибо.

Список рекомендуемой литературы.

1.П. Д. Насельский, Д. И. Новиков, И. Д. Новиков. Реликтовое излучение Вселенной, М.: «Наука», 2003

2.Д. С. Горбунов, В. А. Рубаков. Введение в теорию ранней Вселенной, Изд-во URSS

3.В. Н. Лукаш, Е. В. Михеева. Физическая космология, М.: ФизМатЛит, 2010

4.Б. Е. Штерн. Прорыв за край мира. Москва, Троицк: Троицкий вариант, 2014

5.Стивен Вайнберг. Первые три минуты: современный взгляд на происхождение Вселенной. Пер. с англ. под ред. с пред. и доп. акад. Я. Б. Зельдовича, М.: Энергоиздат 1981 (первая публикация: 1977 г.). Переизд., Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000

Обратить внимание, если вы физики, я рекомендую первые три. Если вам нравится физика, я вам кроме первых трёх рекомендую ещё две популярные, стандартные книжки — это Борис Штерн о теории инфляции и Стивен Вайнберг, 1977 года классическая книжка, которая никогда не постареет. Спасибо ещё раз.

Соколов: На сцене стало жарко.

Верходанов: От Большого Взрыва.

Соколов: Но сейчас давайте посмотрим на результаты онлайн голосования. Покажите, пожалуйста.

https://sun9-21.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c781/rcW6GPPQDEc.jpg?size=807x456&quality=96&sign=776bc1879cd4f1487242ce977da26a20&type=album

Смотрите, победило «ничего».

Верходанов: Но ты же не знаешь, какое Ничего. В Ничеве рождаются частицы.

Соколов: Вопрос хочет задать наш эксперт и, кстати, в будущем ваш конкурент. Дмитрий Вибе, астроном, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики эволюции звёзд института астрономии РАН, профессор РАН. Дайте, пожалуйста, микрофон.

Дмитрий Вибе: Существует ли некий, как говорили латиняне, Experimentum Crucis для Большого Взрыва? Эксперимент, который позволит окончательно его либо подтвердить, либо опровергнуть? Или в таком эксперименте уже необходимости нет, уже всё, черта подведена, точка поставлена, сомнения отброшены?

Верходанов: Очень хороший вопрос. Но вы знаете, чем отличается хороший вопрос от интересного? На хороший вопрос мы знаем ответ, а на интересный — нет. Вот это вопрос хороший, потому что Большой Взрыв — это необходимая стадия в эволюции Вселенной, через которую должны проходить все создаваемые новые теории. То есть мы берём, например, теорию отскока, которая является альтернативой теории инфляции, там всё равно должна быть эпоха с расширением и разогревом. Собственно, сам Большой Взрыв проверять не надо, но вот то, что было до него, надо проверять. И критические эксперименты существует только для теории инфляции, для других теорий возникновения нашей Вселенной критического эксперимента нет. А Большой Взрыв уже проверять не надо, доказательства его существования — реликтовое излучение, в частности.

Соколов: Теперь вопрос, присланный делегатом. Подробнее (но, поскольку ты перебрал регламент, то слово «подробнее» я опущу) кратко рассказать о реликтовом холодном пятне или Сверхпустоте Эридана.

Верходанов: И у меня, к счастью, есть слайд под номером 43.

https://sun9-30.userapi.com/impf/c853428/v853428646/21c78b/OSvCkSxCzQ8.jpg?size=1280x720&quality=96&sign=f0ea98cf4188a519b42e7424d8a75f1d&type=album

Тогда я расскажу кратко. Эридан — это созвездие. Астрономы, которые работают с галактикой, не очень обращают внимание на созвездия, на самом деле для них достаточно координат. На слайде вы видите пятно, стрелочкой показано на карте реликтовое излучение, это пятнышко необычное, оно размером 10 градусов и, грубо говоря, 20 размеров Солнца или 20 размеров Луны на небе. И особенность его состоит в том, что оно глубокое. Оно гораздо больше, чем неоднородности фона.

И всё бы ничего, таких пятнышек очень много, но оказывается, в этом месте не хватает радиоисточников. Мало радиоисточников почему-то получается. Есть источники, которые образуются на красном смещении Z1, что соответствует возрасту Вселенной примерно 3,5 млрд. лет, а реликтовое излучение 380000 лет, то мы говорим, что порядка 3 млрд. лет есть какая-то гигантская дыра и в ней ничего нет. Это не так, объяснений этому было достаточно много.

Обратите внимание, последняя пятая работа внизу — это наша работа, где мы исследуем как раз это холодное пятно. Большая пустота, по всей видимости, связана с тем, что происходит в нашей Галактике. Потому что она наблюдается в синхротронном излучении, она связана с магнитными полями в нашей Галактике. А то, как называется эта пустота, предполагается, что это гигантская пустота, гигантский войд во Вселенной, и там срабатывает определённый тип эффектов, меняющийся в гравитационном потенциале изменения частоты фотона, называемого эффект Сакса-Вольфа, но если его посчитать, то всё равно такого эффекта не должно быть по Саксу-Вольфу. Была работа, что это разрыв пространства, трёхмерный, который называется текстура. Что, в общем, тоже не проходит по теории инфляции, в пользу которой говорит сама карта реликтового излучения. Там нет ничего плохого.

Александр Соколов: Успокоили.

Верходанов: Живи долго.

Соколов: Пожалуйста, девушка в третьем ряду. Дайте, пожалуйста, микрофон.

Родена, Москва: Спасибо за лекцию большое. У меня глупый вопрос. Вулканы, когда появляются, магма выходит и раздвигает, грубо говоря, почву. Может ли быть такое, что наша Вселенная столкнулась с какой-то другой Вселенной, которая, просачиваясь, действует как тёмная энергия?

Верходанов: Вы даже не представляете, но такая теория есть. Такая теория есть и разрабатывали её Стейнхардт и Турок. Вы берёте две браны, сталкиваете их, то есть они могут находиться очень рядом, на расстоянии друг от друга в другом измерении 10^(-33) см, сталкиваете. Столкновение — это источник для энергии, которая просто сразу породит всю Вселенную, которая будет раздуваться. Но эта штука непроверяема. Можно говорить, но не проверить.

Соколов: Микрофон в задние ряды, я вижу там флаг государства Кот д'Ивуар. Прошу.

Максим: Здравствуйте. Спасибо за лекцию. Спасибо, что дали задать вопрос. У меня два маленьких вопроса. Первый: ваш любимый персонаж из «Теория Большого Взрыва»?

Верходанов: Наверное, как и у всех. Гениальный физик, он там один. Шелдон Купер.

Максим: И ещё один. Может быть, достаточно странный. Водород как бы выгорает и могут ли существовать звёзды с каким-то сверхбольшим процентом металличности? То есть водород будет выгорать, если к тому времени Вселенная ещё будет существовать, то звёздам нужно будет из чего-то появляться. Можно ли, допустим, собрать в кучку атомы лития, и начнут ли они как-то синтезировать? Даже не лития, а чего-нибудь потяжелее, без водорода?

Верходанов: В принципе, наверное, какие-то такие