ВОЗНИКНОВЕНИЕ ВСЕЛЕНОЙ

Вселенная самая  крупная материальная система. Её происхождение  интересует людей ещё с древних  времён. Вначале Вселенная была «безвидна  и пуста» (Быт.,1,2),- так сказано  в Библии. Вначале был вакуум - уточняют современные физики. Каковы же истоки происхождения Вселенной? Как она развивается? Какова её структура? На эти и другие вопросы пытались ответить ученые разных времён. Однако даже крупнейшие достижения естествознания XX в. не дают полностью исчерпывающие ответы. В этой связи нельзя не вспомнить слова известного поэта М. Волошина: 
«Мы, возводя соборы космогоний, 
Не внешний в них отображаем мир, 
А только грани нашего незнания». 
Тем не менее принято считать, что основные положения современной космологии – науки о строении и эволюции Вселенной – начали формироваться после создания в 1917 году А. Эйнштейном первой релятивистской модели, основанной на теории гравитации и претендовавшей на описание всей Вселенной. Эта модель характеризовала стационарное состояние Вселенной и, как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной. 

Важный  шаг в решении космологических  проблем сделал в 1922 году профессор  Петроградского университета А. А. Фридман (1888 – 1925). В результате решения космологических уравнений он пришел к выводу: Вселенная не может находиться в стационарном состоянии – она должна расширяться или сужаться. 
 
Следующий шаг был сделан в 1924 году, когда в обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии американский астроном Э. Хаббл (1889 – 1953) измерил расстояние до ближайших галактик (в то время называемых туманностями) и открыл тем самым мир галактик. В 1929 году в той же обсерватории Э. Хаббл по красному смещению линий в спектре излучения галактик экспериментально подтвердил теоретический вывод А.А. Фридмана о расширении Вселенной и установил эмпирический закон – закон Хаббла: скорость удаления галактики V прямо пропорциональна расстоянию r до неё, т. е. 
V=Hr` 
Где H – постоянная Хаббла.   
С течением времени постоянная Хаббла постепенно уменьшается – разбегание галактик замедляется. Но такое уменьшение за наблюдаемый промежуток времени ничтожно мало. Обратной величиной постоянной Хаббла определяется время жизни (возраст) Вселенной. Из результатов наблюдения следует, что скорость разбегания галактик увеличивается примерно на 75км/с на каждый миллион парсек. При данной скорости экстраполяция к прошлому приводит к выводу: возраст Вселенной составляет примерно 15млрд лет, а это означает, что вся Вселенная 15млрд лет назад была сосредоточена в очень маленькой области. Предполагается, что в то время плотность вещества Вселенной была сравнима с плотностью атомного ядра, и вся Вселенная представляла собой огромную ядерную каплю. По какой-то причине ядерная капля оказалась в неустойчивом состоянии и взорвалась. Это предположение лежит в основе концепции большого взрыва. 
В концепции большого взрыва предполагается, что расширение Вселенной происходило с одинаковой скоростью, начиная с момента взрыва ядерной капли. В настоящее время обсуждается и другая гипотеза – гипотеза пульсирующей Вселенной: Вселенная не всегда расширялась, а пульсирует между конечными пределами плотности. Из неё следует, что в некотором прошлом скорость удаления галактик была меньше, чем сейчас, и были периоды, когда Вселенная сжималась, т.е. галактики приближались друг к другу и с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло. 
По мере развития естествознания и особенно ядерной физики выдвигаются различные гипотезы о физических процессах на разных этапах космологического расширения. Одна из них предложена в конце 40-х годов XX века Г.А. Гамовым (1904-1968), физиком-теоретиком, эмигрировавшим из Советского Союза в США, и называется моделью горячей Вселенной. В ней рассмотрены ядерные процессы, протекавшие в начальный момент расширения Вселенной в очень плотном веществе с чрезвычайно высокой температурой. По мере расширения Вселенной плотное вещество охлаждалось. 
Из этой модели следует два вывода: 
- вещество, из которого зарождались первые звёзды, состояло в основном из водорода (75%) и гелия (25%); 
- в сегодняшней Вселенной должно наблюдаться слабое электромагнитное излучение, сохранившее память о начальном этапе развития Вселенной, и поэтому называется реликтовым. 
 
 Модель Большого Взрыва 
 
Итак, одна из современных теорий – теория Большого Взрыва (Big Bang) смогла к настоящему времени объяснить почти все факты, связанные с космологией.  
В основе этой теории лежит предположение, что физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва примерно 15 – 20 млн. лет назад, когда всё вещество и энергия современной Вселенной были сконцентрированы в одном сгустке. Модель Большого Взрыва (БВ) была предложена в 1948 году Г.А. Гамовым.  
Возвращаясь к сгустку перед БВ, нужно отметить, что достоверно неизвестно, как этот сгусток образовался. Из чего? И откуда взялось такое гигантское количество изначальной энергии? Тем не менее огромное радиационное давление внутри этого сгустка привело к необычайно быстрому его расширению – Большому Взрыву. Составные части этого сгустка теперь образуют далёкие галактики, очень быстро удаляющиеся от нас. Мы наблюдаем их такими, какими они были примерно 10 – 14млрд лет назад.  
Г.А. Гамов также предположил, что все элементы Вселенной образовались в результате ядерных реакций в первые моменты после БВ. Дальнейшие уточнения этой теории показали, что ядерные реакции действительно имели место, но привели только к образованию гелия. Спектр гелия наблюдали в солнечном излучении задолго до того, как он был обнаружен на Земле, отсюда и название этого элемента происходит от греческого Гелиос – Солнце. Современные методы анализа излучения звёзд и галактик показали, что почти все они состоят из водорода (~60%) и гелия (~20%). Лишь малая часть водорода и гелия содержится в звёздах, где температура исключительно велика, атомы полностью ионизированы и составляют высокотемпературную плазму. В межзвёздном пространстве водород и гелий находятся в атомарном состоянии. Теория БВ полностью согласуется с наблюдаемой распространённостью гелия во Вселенной.  
Рассмотрим вариант образования сгустка первовещества. Предполагается, что эти межзвёздные атомы водорода и гелия служат сырьём для образования новых звёзд. Заметим, что распределение газа в межзвёздном пространстве неоднородно. Имеются выраженные флуктуации. Эти флуктуации плотности объясняются хаотическим движением атомов в пространстве. Случайно плотность вещества в определённой области может существенно превысить среднюю. При этом предполагается, что если количество превысит в какой-либо области критическое значение порядка 1000 солнечных масс, то в этой области возникают достаточно сильные гравитационные поля, способные противостоять разлёту газового облака и стремящиеся сжать его до возможно меньших размеров. Тогда возникает гипотеза: образование из межзвёздной пыли сгустка, гигантское уплотнение и…взрыв! 
 
 
 
 
 

Ранний  этап эволюции Вселенной. Эволюция Вселенной происходила поэтапно и сопровождалась, с одной стороны, дифференциацией, а с другой — усложнением ее структур. Этапы различаются характеристиками взаимодействия элементарных частиц и называются эрами.

Адронная  эра продолжалась 10^-7 с. На этом этапе температура понизилась до 1013 К, появились все четыре фундаментальных взаимодействия, прекратилось свободное существование кварков.

Лептонная эра продолжалась 1 с. Температура Вселенной понизилась до Ш10 К. Главными ее элементами были лептоны. В конце этой эры вещество стало прозрачным для нейтрино.

Эра излучения (фотонная эра) продолжалась 1 млн лет. За это время температура Вселенной снизилась с 10 млрд К до 3000 К. На протяжении данного этапа происходило соединение протонов и нейтронов. К концу этого этапа Вселенная стала прозрачной для фотонов, так как излучение отделилось от вещества и образовало реликтовое излучение.

Затем почти 500 тыс. лет не происходило  никаких качественных изменений  — шло медленное остывание  и расширение Вселенной. Когда она остыла до 3000 К, образовалась однородная Вселенная.   

   После Большого взрыва образовавшееся вещество и электромагнитное поле были рассеяны и представляли собой газово-пылевое облако и электромагнитный фон. Спустя  млрд лет после начала образования Вселенной из случайных уплотнений вещества стали появляться галактики и звезды.  

 Галактики существуют в виде групп (несколько галактик), скоплений (сотни галактик) и облаков скоплений (тысячи галактик). Одиночные галактики во Вселенной встречаются очень редко. Средние расстояния между галактиками в группах и скоплениях в 10—20 раз больше, чем размеры самых крупных галактик. Гигантские галактики имеют размеры до 18 млн световых лет. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями.

Звезды  рождаются из космического вещества в результате его конденсации  под действием гравитационных, магнитных и других сил.        -

Рождение  звезд в галактике происходит непрерывно. Этот процесс компенсирует также непрерывно происходящую смерть звезд. Источник собственного свечения звезд - термоядерная реакция, превращающая водород в гелий. 

 С  момента начала этой реакции  звезда переходит на главную  последовательность, в соответствии  с которой будут изменяться  с течением времени ее характеристики: светимость, температура, радиус, химический  состав и масса. 
 
 

Эволюция  форм жизни.       

Клетки без  ядра, но имеющие нити ДНК, напоминают нынешние бактерии и сине-зеленые  водоросли. Возраст таких самых  древних организмов около 3 млрд. лет. Их свойства: 1) подвижность; 2) питание  и способность записать пищу и  энергию; 3) защита от нежелательных воздействий; 4) размножение; 5) раздражительность; 6) приспособление к изменяющимся внешним условиям; 7) способность к росту.

На следующем  этапе (приблизительно 2 млрд. лет тому назад) в клетке появляется ядро. Одноклеточные  организмы с ядром называются простейшими. Их 25-30 тыс. видов. Самые простые из них – амебы. Инфузории имеют еще и реснички. Ядро простейших окружено двухмембранной оболочкой с порами и содержит фромосомы и нуклеоли. Ископаемые простейшие – радиолярии и фораминиферы – основные части осадочных горных пород. Многие простейшие обладают сложным двигательным аппаратом.  

Примерно 1 млрд. лет тому назад появились первые многоклеточные организмы, и произошел  выбор растительного или животного  образа жизни. Первый важный результат  растительной деятельности – фотосинтез – создание органического вещества из углекислоты и воды при использовании солнечной энергии, улавливаемой хлорофиллом. Продукт фотосинтеза – кислород в атмосфере.

Возникновение и распространение растительности привело к коренному изменению состава атмосферы, первоначально имевшей очень мало свободного кислорода. Растения, ассимилирующие углерод из углекислого газа, создали атмосферу, содержащую свободный кислород, который не только активный химический агент, но и источник озона, преградившего путь коротким ультрафиолетовым лучам к поверхности Земли.

Веками накапливавшиеся  остатки растений образовали в земной коре грандиозные энергетические запасы органических соединений (уголь, торф), а развитие жизни в Мировом  океане привело к созданию осадочных горных пород, состоящих из скелетов и других остатков морских организмов.

К важным свойствам  живых систем относятся:

1. компактность. В 5х10-15гр. ДНК, содержащейся в  оплодотворенной яйцеклетке кита, заключена информация для подавляющего  большинства признаков животного, которое весит 5х10 7гр. (масса возрастает на 22 порядка).

2. Способность  создавать порядок из хаотического  теплового движения молекул и  тем самым противодействовать  возрастанию энтропии. Живое потребляет  отрицательную энтропию и работает против теплового равновесия, увеличивая, однако, энтропию окружающей среды. Чем более сложно устроено живое вещество, тем более в нем скрытой энергии и энтропии.

3. Обмен с  окружающей средой веществом,  энергией и информацией. Живое  способно ассимилировать полученные из вне вещества, т. е. Перестраивать их, уподобляя собственным материальным структурам и за счет этого многократно воспроизводить их.

4. В метаболических  функциях большую роль играют  петли обратной связи, образующиеся  при автокаталитических реакциях. «В то время как в неорганическом мире обратная связь между «следствиями» (конечными продуктами) нелинейных реакций породившими их «причинами» встречается сравнительно редко, в живых системах обратная связь (как установлено молекулярной биологией), напротив, является скорее правилом, чем исключением» (Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – С.209). автокатализ, кросс-катализ и автоингибиция (процесс, противоположный катализу – если присутствует данное вещество, оно не образуется в ходе реакции) имеет место в живых системах. Для создания новых структур нужна положительная обратная связь.

5. Жизнь качественно  превосходит другие формы существования  материи в плане многообразия  и сложности химических компонентов  и динамики протекающим в живом превращений. Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем упорядоченности и асимметрии в пространстве и времени. Структурная компактность и энергетическая экономичность живого – результат высочайшей упорядоченности на молекулярном уровне.

6. В самоорганизации  неживых систем молекулы просты, а механизмы реакций сложны; в  самоорганизации живых систем, напротив, схемы реакций просты, а молекулы  сложны.

7. У живых  систем есть прошлое, у неживых  его нет. «Целостные структуры  атомной физики состоит из определенного числа элементарных ячеек, атомного ядра и электронов и не обнаруживают никакого изменения во времени, разве что испытывают нарушение извне. В случае такого внешнего нарушения они, правда, как-то реагируют на него, но если нарушение было не слишком большим, они по прекращению его снова возвращаются в исходное положение. Но организмы – не статические образования. Древнее сравнение живого существа с пламенем говорит о том, что живые организмы, подобно пламени, представляют собой такую форму, через которую материя в известном смысле проходит как поток» (Гейзенберг В. Цит. Соч.-С. 233).

8. жизнь организма  зависит от двух факторов –  наследственности, определяемой генетическим  аппаратом, и изменчивости, зависящей  от условий окружающей среды и реакции на них индивида. Интересно , что сейчас жизнь на Земле не могла бы возникнуть из-за кислородной атмосферы и противодействия других организмов. Раз зародившись, жизнь находится в процессе постоянной эволюции.

9. Способность  к избыточному самовоспроизводству. «Прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к борьбе за жизнь и ее последствию – естественному отбору» (Дарвин Ч. Соч. Т. З.-М-Л., 1939.-С 666).   
 
 
 
 
 
 
 

2.Разобравшись  с тем, что происходит на  Земле, Ньютон попытался описать  самую большую физическую систему - Вселенную... 
 
Для этого Ньютон сделал гениальное предположение –  
пусть законы, установленные на Земле, будут действовать и во всей Вселенной,  
т.е. эти законы будут мировыми законами.

В конце 17 века считалось, что Вселенная - шар, и вещество (звезды) во Вселенной однородно распределено по объему шара.

Между частицами - звездами действуют, как считал Ньютон, только гравитационные силы, т.е. силы притяжения, поэтому шар должен сжаться  в точку, т.е. произойти гравитационный коллапс

Показать коллапс в движении

Но если Вселенная - бесконечна, то произвольная точка в бесконечной Вселенной испытывает одинаковое притяжение в любом направлении и поэтому остается на месте.

Ньютон  делает гениальный вывод:  
Вселенная является бесконечной и стационарной (т.е. неизменной во времени),  
но сам Ньютон понимал, что такая Вселенная очень неустойчива. 

Что же делать? Ньютон не успел больше ничего совершить, и  Мир ждал появления следующего гения  – Эйнштейна. 

3.ВОПРОС

Эйнштейн  рассмотрел Вселенную, которая также  была стационарной, изотропной и однородной (как у Ньютона). Чтобы уравновесить силы притяжения, ввел новую силу - силу отталкивания.

Теперь  Вещество во Вселенной удерживается двумя силами - притяжения и отталкивания.

Строгое математическое решение сформулированной задачи показало нетривиальный результат: 
Вселенная может быть стационарной, но если только она (Вселенная) имеет конечные размеры, но неограниченна.

Как же тело может быть конечным, но не иметь  границ?  
Возьмите сферу - площадь ее конечна, но как определить границу сферы? Ее нет. По аналогии можно представить себе, что существует некое четырехмерное пространство (какой-то гипершар), где наша Вселенная служит трехмерной границей гипершара. Если на Земле вы, двигаясь по меридиану из любой точки, вернетесь в ту же точку, то и во Вселенной Эйнштейна, двигаясь “по прямой”, вы окажетесь в исходной точке. 
Но что это за таинственные силы отталкивания и нужны ли они?

Что знали  ученые о Вселенной в 20-х годах XX века? Результаты наблюдательной астрономии позволили ученым утверждать, что Вселенная в целом однородна и изотропна.

Но  если это так, то почему ночью темно, а  не светло как днем?

Действительно, рассмотрим, сколько света поступает  от звезд. 
Разделим Вселенную на отдельные слои.

 
Количество звезд N в слое :N ~ 4 * p * R² 
Но светимость: Q ~ 1 / R² 
Два слоя на расстоянии R₁ и R₂ от Земли. 
В первом слое: N₁ и общая светимость Q₁ ~ N₁/R₁². 
Светимость второго слоя Q₂ ~ N₂/R₂². 
Ясно, что Q₁ = Q₂.

Поскольку слоев  бесконечно много, то и света должно быть бесконечно много. Ночью должно быть светло, как днем - вот о чем  говорит парадокс Ольберса.

Что же делать? Опять ждать гения? Но может быть, стоит и самим чуточку подумать?

Исходные посылки: Вселенная бесконечна, изотропна, однородна  и постоянна.  
Изотропность и однородность установлены точно и здесь ничего изменить нельзя.

Делаем вывод, что либо Вселенная не бесконечна, либо Вселенная изменяется со временем. 

5 вопр

И здесь на помощь приходит еще один гений - американский астроном Хаббл

В 1929 г. Хаббл  измерял скорости движения галактик. Для этого он определял так  называемое “красное смещение” - наблюдаемый в спектрах излучения галактик сдвиг спектральных линий, присущих определенным химическим элементам, в сторону более длинных волн по сравнению с их нормальными. 
И он получил следующую картину:

Скорость (v) удаления галактик в зависимости от их расстояния (R) от нашей Галактики описывается  простым выражением (Э. Хаббл, 1929)

v=HR

Постоянная Н  называется постоянной Хаббла и ее современное значение составляет около 70 км/с Мпк.

Наблюдаемое Хабблом красное  смещение означает, что объект удаляется от наблюдателя.

Итак, существующая Вселенная нестационарна, галактики убегают от нас.

Ура (ликуют все  жители Земли), значит, Земля (точнее, наша галактика) является центром Вселенной?

Ликование было недолгим, потому что опять вмешивается  наш разум и приводит простую  аналогию с воздушным шариком.

Будем надувать воздушный шарик с нарисованными  на нем точками 1, 2, 3.

Происходит “разбегание” точек 1, 2 и 3 по поверхности шара при  увеличении его размеров.

Так и во Вселенной. Все галактики разбегаются друг от друга, и конечно, возникает вопрос, почему?

ос  
 
 

4. ВОПРОС 
 

На помощь снова приходит гениальный ученый – теперь это русский ученый Фридман

В начале 20-х  годов он предложил модель нестационарной Вселенной.

Если сейчас галактики разбегаются, то вчера  они были ближе, а позавчера еще  ближе друг к другу, а значит был  момент времени t=0, когда все началось из какой-то точки. Обратите внимание, что здесь самое главное – это временная шкала, мы приходим к выводу о моменте рождения Вселенной.

Конечно, мы получаем также свидетельство, что Вселенная  была в точке (в математическом смысле, а вспомните, что есть точка в математике?), но реально никакой точки не было.

Но почему галактики  разбегаются. Предположим, что в  начальный момент времени уже  были галактики и занимали какое-то пространство.

Предположим также, что в начальный момент галактики были в покое, т.е. их скорость v=0. Тогда галактики будут притягиваются друг к другу и Вселенная будет сжиматься. 
Но если в начальный момент скорости были большими и направлены таким образом, что галактики удалялись друг от друга, то мы получим, что и в настоящее время галактики удаляются друг от друга (правда, с меньшей скоростью, поскольку тяготение "тормозит" их движение). 
Время рождения Вселенной грубо можно оценить из закона Хаббла: зная расстояние между галактиками и скорость их расхождения, можно из S=vt найти время t. После введения поправок на замедление расширения получаем время рождения Вселенной - примерно 15 млрд лет тому назад.  
Итак, был начальный момент, когда произошел "Большой Взрыв"

(Детский вопросик – Что, где и когда взорвалось?)

Иными словами, после "взрыва" частицы получают огромную начальную скорость и начинают разлетаться во все стороны. Если силы притяжения, которые стремятся  собрать частицы воедино, малы, то частицы все время будут разлетаться. Однако если силы притяжения велики, то через некоторое время они изменят знак скорости движения частиц на противоположный и частицы начнут сближаться. Ясно, что гравитационные силы зависят от плотности частиц в объеме Вселенной - чем больше плотность, тем больше силы F_тяг. Из приведенных условий ясно, что сценарий развития Вселенной зависит от плотности вещества в современную эпоху, т.е. существует критическая величина плотности r Вселенной. Открытая модель соответствует r < r_кр. Обратное неравенство справедливо для закрытой модели. По современным данным, критическая плотность вещества составляет r_кр = 5х10^-30 г/см³. Примерно такое же значение дают оценки плотности вещества во Вселенной.

Изменение размера R Вселенной с течением времени t для Вселенной с разной плотностью. 
 
 
Строгое решение задачи об эволюции (развитии) Вселенной показывает:

·  С течением времени изменяются расстояния между галактиками.

·  В прошлом был момент t=0, когда радиус шара был равен нулю, а значит плотность стремится к бесконечности (момент сингулярности).

·  При t=0 произошел "Большой взрыв", в результате которого образовалась Вселенная. 
 
 

6.ВОПРОС 

Инфляционная  модель Вселенной

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Инфляцио́нная моде́ль Вселе́нной — гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 10²⁸ K), предполагающая период ускоренного по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной расширения.

Первый вариант  теории был предложен в 1981 году Аланом Гутом, но он встретился с серьёзными трудностями, которые были преодолены различными видоизменениями сценария, начиная с предложенной Андреем Линде в 1982 модели хаотической инфляции. 

Некоторые космологи предполагают, что сложнейшая Вселенная возникла буквально из «ничего». Однако само это «ничто» представляет  собой квантовомеханический вакуум (на рисунке изображенный в виде сложной машины), для описания которого требуются многие страницы сложных математических выкладок. 

Помимо вопроса  о происхождении Вселенной, современные  космологи сталкиваются с рядом  других проблем.

Чтобы стандартная  теория Большого взрыва могла предсказать  то распределение материи, которое  мы наблюдаем, ее исходное состояние  должно характеризоваться очень высокой степенью организованности. Сразу же возникает вопрос: каким образом такая структура могла образоваться? Физик А. Гут из Массачусетского технологического института предложил свою версию теории большого взрыва, которая объясняет спонтанное возникновение этой организации, устраняя необходимость искусственно вводить точные параметры в уравнения, описывающие исходное состояние Вселенной. Его модель была названа «инфляционной Вселенной». Суть ее в том, что внутри быстро расширяющейся, перегретой Вселенной небольшой участок пространства охлаждается и начинает расширяться сильнее, подобно тому, как переохлажденная вода стремительно замерзает, расширяясь при этом. Эта фаза быстрого расширения позволяет устранить некоторые проблемы, присущие стандартным теориям большого взрыва.

Однако модель Гута тоже не лишена недостатков. Чтобы  уравнения Гута  правильно описывали инфляционную Вселенную, ему пришлось очень точно задавать исходные параметры для своих уравнений. Таким образом, он столкнулся с той же проблемой, что и создатели других теорий. Он надеялся избавиться от необходимости задавать точные параметры условий большого взрыва, но для этого ему пришлось вводить собственную параметризацию, оставшуюся необъясненной. Гут и его соавтор П. Штайнгарт признают, что в их модели «расчеты приводят к приемлемым предсказаниям только в том случае, если заданные исходные параметры уравнений варьируют в очень узком диапазоне. Большинство теоретиков (включая и нас самих) считают подобные исходные условия маловероятными». Далее авторы говорят о своих надеждах на то, что когда-нибудь будут разработаны новые математические теории, которые позволят им сделать свою модель более правдоподобной.

Эта зависимость  от еще не открытых теорий — другой недостаток модели Гута. Теория единого поля, на которой основывается модель инфляционной Вселенной, полностью гипотетична и «плохо поддается экспериментальной проверке, так как большую часть ее предсказаний невозможно количественно проверить в лабораторных условиях». (Теория единого поля — это достаточно сомнительная попытка ученых связать воедино некоторые основные силы Вселенной.) 
 
 
 

Теория  горячей Вселенной - теория физических процессов во Вселенной, которая расширяется, по которой в прошлом Вселенная имел гораздо большую чем сегодня плотность материи и очень высокую температуру.Первым эту теорию предложил Джордж Гамов в 1948 для объяснения распространенности химических элементов и их изотопов.

В начале расширения Вселенной при большой температуре  в условиях термодинамического равновесия с веществом должно было находиться электромагнитное излучение. По мере расширения вещество и излучение охлаждаются, и до сегодняшнего времени во Вселенной должно существовать низкотемпературное излучение (его называют "микроволновым фоновым излучением" или реликтовым излучением), для которого вещество сегодняшнего Вселенной практически прозрачна. Существование во Вселенной такого излучения, которое имеет температуру всего несколько кельвинов, было предусмотрено Джорджем Гамовым.

В 1964 г. Дорошкевич А.Г. и Новиков И.Д. впервые рассчитали широкий спектр плотности электромагнитного излучения от всех источников во Вселенной, эволюционирует (включая радиогалактики и звезды) и показали, что в области сантиметровых и миллиметровых волн интенсивность реликтового излучения с температурой около 1К и выше будет на много порядков превышать излучения отдельных источников, и оно может быть экспериментально обнаружено. Реликтовое излучение было экспериментально открыто Пензиас А. и Вильсоном Р. В 1965 году на длине волны 7,3 см. Экспериментальное наблюдение реликтового излучения стало решающим фактором, который подтвердил справедливость гипотезы о высокой первичную температуру Вселенной. Последующие исследования показали, что реликтовое излучение действительно является равновесным, как и предполагала теория, и имеет температуру 2,7 К. В далеком прошлом плотность излучения была больше плотность. Действительно, с расширением Вселенной энергия каждого кванта уменьшается пропорционально его частоте через красное смещение, т.е. пропорционально увеличению пространственных масштабов.

При очень большой  плотностью и температурах все процессы взаимодействия частиц протекают чрезвычайно  быстро, гораздо быстрее изменения  физических условий вследствие расширения Вселенной, и поэтому мы термодинамическую равновесие между всеми сортами частиц (и их античасток), которые могут рождаться при энергиях, соответствующих данной температуры.