 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
182
Вселенной осуществлялось по экспоненте (за каждые 10
-32
с диаметр Вселенной увеличивался в 10
50
раз). Скорость раздувания значительно превосходила световую, но это не противоречит закону теории
относительности, так как раздувание не связано с установлением причинно-следственных связей в
веществе. Данный тип раздувания был назван инфляцией. Такое быстрое расширение означает, что все
части Вселенной разлетаются, как при взрыве. А это и есть Большой Взрыв. В период квантовой
космологии, т. е. с 10
-43
с по 10
-34
с произошло, по-видимому, и формирование пространственно-
временных характеристик нашей Вселенной.
* О концепции множественности вселенных см.: Розенталь И.Л. Вселенная и частицы. М., 1990.
Но фаза инфляции не может быть длительной. Отрицательный (ложный) вакуум неустойчив и
стремится к распаду. Когда распад завершается, отталкивание исчезает, следовательно, исчезает и
инфляция. Вселенная переходит во власть обычного гравитационного притяжения. «Часы» Вселенной
в этот момент показывали всего 10
-34
с. Но благодаря полученному первоначальному импульсу,
приобретенному в процессе инфляции, расширение Вселенной продолжается, но неуклонно
замедляется. Постепенное замедление расширения Вселенной — это единственный след, который
сохранился до настоящего времени от начальных моментов Большого Взрыва.
В конце фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной. Но по окончании фазы огромные
запасы энергии, сосредоточенные в исходном физическом вакууме; высвободились в виде излучения,
которое мгновенно нагрело Вселенную до температуры примерно 10
27
К и энергии 10
14
ГэВ. С этого
момента начинается эволюция горячей Вселенной. Благодаря энергии возникли вещество и
антивещество, затем Вселенная стала остывать и испытывать последовательные фазовые переходы, в
которых постепенно стали «кристаллизоваться» все ее элементы, наблюдаемые сегодня.
Инфляционная модель Большого Взрыва объясняет крупномасштабную однородность и
изотропность Вселенной, образование структур галактик и их скоплений из первичных малых
возмущений плотности, особенности изменения радиуса пространственной кривизны (современное
значение его близко к единице, как и в момент Большого Взрыва).
Несмотря на то что инфляционная модель разработана пока только частично, тем не менее она
позволяет успешно объяснить ряд фундаментальных космологических закономерностей. Большой
Взрыв перестал быть загадкой, лежащей за пределами естествознания.
11.7.3. Первые секунды Вселенной
Ранняя Вселенная представляла собой гигантскую лабораторию природы, в которой энергия,
высвободившаяся в результате Большого взрыва, пробудила физические процессы, не
воспроизводимые в земных условиях.
Следующий этап рождения Вселенной связан с так называемой эрой Великого объединения:
возраст Вселенной всего лишь 10
-34
с, а температура около 10
27
К. В этот момент Космос был заполнен
«супом» из странных, неведомых нам частиц, в том числе чрезвычайно массивных. Важнейшими
составляющими экзотического «супа» были, вероятно, сверхмассивные частицы — переносчики
взаимодействия в теориях Великого объединения, так называемые Х- и У-частицы (см. 10.3.5). Именно
эти частицы привели к асимметрии в соотношении вещества и антивещества.
Как показал А.Д. Сахаров (1967), при падении Т < 10
27
К Х- и У- бозоны уже не могут эффективно
рождаться, задерживается и процесс аннигиляции; начинает преобладать процесс распада. Но распад
частиц и античастиц идет по-разному (с нарушением барионного числа). В результате появляется
небольшой избыток частиц над античастицами. По оценкам, эта асимметрия характеризуется
отношением (10
9
+ 1): 10
9
, т.е. на каждый миллиард античастиц рождается миллиард плюс одна
частица. Несмотря на малость этого эффекта, он играет решающую роль. По мере остывания
Вселенной антивещество аннигилировало с веществом и при этом почти все вещество исчезало.
«Почти», но не все, поскольку имелся избыток вещества над антивеществом в одну частицу на
миллиард. Именно этот мизерный остаток и послужил материалом, из которого построена вся
Вселенная, включая человека. Если бы этого остатка не было, то мир был бы практически «пустым»,
т.е. заполнен только полем, но не веществом. Можно сказать, что вещество возникло благодаря
оплошности природы. Именно в эти самые ранние моменты развития Вселенной сложилась ее
современная структура.
Таким образом, подавляющая часть вещества, возникшего в процессе Большого Взрыва,