Взрыв мироздания

ВЗРЫВ 

МИРОЗДАНИЯ

СТРАТА

Санкт-Петербург

2016

Эволюция. Разум. Антропология

ОЛЕГ ФЕЙГИН

Ф36

УДК 524
ББК 22.6
Ф36

УДК 524
ББК 22.6

ISBN 978-5-906150-71-4

© Фейгин О. О., текст, 2016
© ООО «Страта», 2016

Фейгин О.
 ВЗРЫВ МИРОЗДАНИЯ. / Олег Фейгин. СПб.:  «Страта», 
2016 — 198 с., илл.

ISBN 978-5-906150-71-4

Все права защищены. Никакая часть настоящей книги не может быть вос
произведена или передана в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было 
средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование 
и запись на магнитный носитель, а также размещение в Интернете, если на то нет 
письменного разрешения владельцев.

All rights reserved. No parts of this publication can be reproduced, sold or trans
mitted by any means without permission of the publisher.

Что такое Большой взрыв и черные дыры? Когда загорелись 

звезды? Как возникли первые галактические звездные острова? Каков будет вселенский «конец света»? Эти и многие другие вопросы 
современной астрономии, астрофизики и космологии увлекательно 
и популярно рассматриваются с учетом самых последних научных 
данных, полученных на Земле и в космосе. 

Книга повествует об истории открытия расширения Вселенной 

и возникновении нашего мира по сценарию Большого взрыва; освещает современный подход физики и космологии к понятиям пространства и времени, галактической и звездной эволюции. 

Эта книга — кратчайшая история нашего мира от Большого 

взрыва до последних черных дыр и разрыва пространства –времени.

Правовую поддержку издательству оказывает 
юридическая компания «Усков и партнеры»

Грандиозна картина эволюции окру
жающего мира, расширения Вселенной 
от сверхплотного сверхгорячего состояния, с бурными реакциями между элементарными частицами, до современного, 
когда вещество распалось на гигантские 
системы небесных тел, возникли планеты и жизнь. 

И. Д. Новиков. 

Эволюция Вселенной

Какой же ход логических рассуждений 

заставил эти видимые нами тесные 
пределы раздвигаться все больше и больше, теряясь в неизмеримой дали, так, 
что теперь человеческий разум не в силах ни объять Вселенную, о которой мы 
говорим, ни представить, насколько ничтожно по сравнению с ней все то, что 
нас окружает? 

А. Азимов. 
Вселенная

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении веков величайшие умы человечества — 

Аристотель, Коперник, Кеплер, Галилей и Ньютон — считали окружающий мир однородным и неизменным. На эти же 
свойства Вселенной изначально опирался в своих построениях Эйнштейн. Создатель теории относительности считал, 
что Вселенная в целом не эволюционирует, пребывая в застывшем состоянии, и никак не подвластна ходу времени. 
Правда, в отдельных местах Метагалактики могут возникать 
и гаснуть звезды и даже целые галактики, но общая картина 
мира остается принципиально неизменной. Однако реальная Вселенная оказалась совершенно иной, не статически 
застывшей, а динамичной и развивающейся: вещество Вселенной не может находиться в покое — оно должно либо 
расширяться, либо сжиматься.

Сегодня мы более-менее достоверно знаем, что наша 

Вселенная возникла из «ничего» в результате чудовищного 
катаклизма, получившего название «Большой взрыв». 

В конце сороковых годов прошлого столетия битва 

между сторонниками вечной и неизменной Вселенной 
и расширяющимся миром достигла своего апогея. В то 
время одним из главных противников динамической эволюционирующей модели был британский астроном Фред 
Хойл.

Что же именно «взорвалось» и что вообще существова
ло до Большого взрыва, судя по всему надолго еще останется 
одной из самых жгучих загадок мироздания…. 

Взрыв мироздания

Современная космология, как наука о Вселенной в це
лом, построена на фундаменте релятивистской теории тяготения — общей теории относительности Эйнштейна. 
Из уравнений Эйнштейна следует, что массивные тела прогибают пространство, как резиновую пленку, вследствие 
чего кривизна пространства–времени связана с плотностью 
массы и энергии. Впервые применив общую теорию относительности к Вселенной в целом, Эйнштейн с изумлением 
обнаружил, что она должна изменяться со временем. Однако 
внутренне творец и бунтарь Эйнштейн был все же уверен, 
что мироздание стационарно и его структура постоянна 
в пространстве и времени. Поэтому он ввел в полученные 
уравнения дополнительное слагаемое, обеспечивающее неизменность Вселенной.

1200

1000

800

600

400

200

0

–200
0,0
Мегапарсеки

Скорость (км/с)

1,0
0,5
1,5
2,0

Современный вид диаграммы Хаббла

Можно подойти к вопросу о хаббловском расширении космоса, используя 
более привычные, интуитивные образы. Например, представим себе солдат, 
выстроенных на площади с интервалом 1 м. Пусть затем подается команда 
раздвинуть за одну минуту ряды так, чтобы этот интервал увеличился до 2 м. 
Каким бы образом команда ни выполнялась, относительная скорость двух 
рядом стоящих солдат будет равна 1 м/мин, а относительная скорость двух 
солдат, стоящих друг от друга на расстоянии 100 м, будет 100 м/мин, если 
учесть, что расстояние между ними увеличится от 100 до 200 м. Таким образом, 
скорость взаимного удаления пропорциональна расстоянию. Отметим, 
что после расширения рядов остается справедливым космологический 
принцип: галактики-солдаты по-прежнему распределены равномерно, между 
различными взаимными расстояниями сохраняются те же пропорции.

Т. Редже. Этюды о Вселенной

Введение

В начале прошлого века замечательный петербургский 

математик Александр Фридман оспорил выводы признанного гения и доказал, что мир, заполненный веществом, должен 
расширяться или сжиматься. Полученные Фридманом уравнения лежат в основе современной космологии. Несколько 
позже выдающийся американский астроном Эдвин Хаббл 
пришел к выводу о том, что далекие галактики уходят от нас 
со скоростью, пропорциональной расстоянию. 

Чем дальше галактика, тем больше ее скорость, а коэффи
циент пропорциональности получил название постоянной 
Хаббла. Этот вывод Хаббл получил на основе физического 
эффекта «красного смещения», проявляющегося в покраснении цвета галактик при их удалении. Астрофизики сразу 
же заподозрили, что в этом виноват эффект Доплера: приближаясь волны становятся короче, а удаляясь — длиннее. 

Для звуковых волн это явление впервые исследовал аку
стик Кристиан Доплер: если к нам приближается электричка, 
то мы слышим гудок высокого тона, а когда она проносится 
мимо, высокий тон переходит в низкий. Эта ситуация полностью справедлива и для электромагнитных волн (см. цветную 
вклейку).

В астрономии по доплеровскому сдвигу частоты испус
каемого света судят о скорости движения небесных тел. 
Наблюдение доплеровского сдвига частот света удаленных 
галактик в виде так называемого красного смещения свидетельствует о том, что все галактики удаляются от нас со скоростями примерно до половины скорости света, возрастающими с расстоянием.

Это было достаточно неожиданно, ведь в то время счита
лось, что галактические скопления движутся хаотично, и количества приближающихся и удаляющихся объектов примерно одинаковы. Так появилась знаменитая статья Хаббла 
«Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей», в которой астроном доказывал, что 
далекие галактики разлетаются от нас во всех направлениях 
со скоростью, пропорциональной расстоянию до них. Впоследствии эта зависимость получила название закона разлета 
Хаббла, а коэффициент пропорциональности между скоростью и дистанцией — постоянной Хаббла. 

Таким образом, теоретические модели расширяющейся 

Вселенной теории относительности получили неожиданное 

Взрыв мироздания

подтверждение при наблюдении эффекта красного смещения 
для дальних галактик. При этом расширение происходит одновременно в каждой точке и у него нет центра. В какую бы 
галактику мы ни попали, нам будет казаться, что все другие 
дальние галактики удаляются с красным смещением, пропорциональным расстоянию до них.

Само пространство как бы раздувается. Это ясно из при
мера с воздушным шариком: если нарисовать на нем галактики и начать надувать его, то расстояния между ними будут возрастать, причем тем быстрее, чем дальше они расположены 
друг от друга. Следует сразу сделать замечание, что при всей 
своей общей наглядности такая модель неточна, ведь в ней 
сохраняется только взаимное расположение галактик, а сам 
размер их ассоциаций растет. Правильнее было бы наклеить 
группы различных галактик на поверхность шара-Вселенной. 
Тогда их размеры действительно не будут меняться, и из любой точки мы увидим разбегающиеся системы галактик.

Сейчас трудно сказать, кому же из физиков или астро
номов пришла первая мысль об обратном отсчете времени, 
настолько это кажется очевидным. И действительно, если 
сегодня группы галактик стремительно разлетаются во все 
стороны, то когда-то в момент их рождения они должны 
были бы занимать гораздо меньший объем. А дальше вся 
Вселенная вообще должна бы сжаться в точку…

Современные расчеты показывают, что рождение наше
го мира произошло где-то 13,7 млрд лет назад. Именно тогда 
по не совсем ясным причинам возник вселенский катаклизм, 
чем-то (но далеко не всем!) напоминающий взрыв с разлетающимися во все стороны частицами и полями.     

Современная теория Большого взрыва позволила объ
яснить множество проблем, стоявших перед космологией, 
правда, возникли и новые вопросы: 

Что было до Большого взрыва?
На что же был похож Большой взрыв? 
Почему наше пространство имеет нулевую кривизну гео
метрии Евклида? 

Почему Вселенная сравнительно однородна, ведь при 

любом взрыве вещество разлетается в разные стороны неравномерными осколками? 

Что привело к начальному разогреву новорожденной 

Вселенной до невообразимо высокой температуры?

ГЛАВА 1. ТАЙНА 

КОСМОЛОГИЧЕСКОЙ 
СИНГУЛЯРНОСТИ

…В этот момент нарушается ма
тематически корректное описание геометрии пространства–времени. Такое 
свойство характерно для большинства 
физически приемлемых решений уравнения Эйнштейна. Существование таких 
сингулярностей наводит на мысль о некоторой неадекватности общей теории 
относите льности. Очень может быть, 
что некая будущая теория окажется 
свободной от такого «греха».

Впрочем, некоторые космологи по
лагают, что как раз и следует ожидать 
нечто подобное сингулярности, ибо образование Вселенной — событие особенное. 
Если до нулевого момента ничего не существовало, то «акт творения» знаменует собой полнейшее нарушение закона 
сохранения вещества и энергии. Такое нарушение фундаментальных законов физики можно объяснить только предполагая 
существование сингулярности.

Дж. Нарликар. 

Неистовая Вселенная

П

роходят миллиарды лет, пока становятся зримо видны изменения в строении галактик или 
в структуре составляющих их звезд. И астрономы, если они хотят исследовать какой-либо 

долговременный космический процесс, должны запускать 
«машину времени воображения» на основе логического 
мышления. Ведь если галактики в настоящий момент разлетаются во все стороны, то вполне можно представить 
обратный ход событий. Тогда, перематывая назад кадры 
вселенского кино естественной истории, мы увидим, как 
материя сожмется в одну точку.

Как гласит теория Большого взрыва, Вселенная воз
никла из точки с нулевым объемом и бесконечно высокими плотностью и температурой. Это состояние, называемое 
сингулярностью, не поддается математическому описанию, 
оно характеризуется огромной плотностью массы и кривизной пространства. 

С сингулярности началось взрывное расширение Все
ленной. По неизвестным нам (пока) причинам в один прекрасный миг сингулярная точка взорвалась, и с той поры 
ее вещество все время расширяется, преобразуясь, распадаясь и самоорганизовываясь. Может быть, через многие 
миллиарды лет расширение сменится сжатием до новой 
сингулярной точки…

Как ни малы или велики масштабы окружающего мира, 

их все же можно как-то оценить рядом сопоставлений. Значительно труднее представить себе, что значит «начало начал» 
нашего мира. Здесь один из главных вопросов связан с тем состоянием Вселенной, которое предшествовало «начальному 
моменту». Получается, что наш мир как бы вдруг появился 
«из ничего»? Очень часто процесс Большого взрыва иллюстрируют картиной, напоминающей взрыв мины или грана