Вселенная-7

                СУТЬ  ИНФЛЯЦИИ


                Чтобы  дать  представление  о  сущности  начального  периода  жизни  Вселенной  приходится  оперировать  такими  сверхмалыми  и  сверхбольшими  числами,  что  наше  воображение  с  трудом  их  воспринимает.
                Представим  себе  покрытый  снегом  горный  склон,  в  котором  вкраплены  разнообразные  мелкие  предметы -  камешки, ветки,  кусочки  льда.  Кто-то,  находившийся  на  вершине  этого  склона, сделал  небольшой  снежок  и  пустил  его  катиться  с  горы.  Двигаясь  вниз,  снежок  увеличивается  в  размерах,  так как  на  него  налипают  новые  слои   снега  со  всеми  включениями.  И  чем  больше  размер снежка,  тем  быстрее  он  будет  увеличиваться,  пока   не  превратится  в  огромный   ком.  Если  склон  заканчивается  пропастью,  то  он  полетит  в  неё  со  всё  увеличивающейся  скоростью.  Достигнув  дна  ком  ударится  о  дно  пропасти  и  его  составные  части  разлетятся  во  все  стороны  (  кстати,  часть  кинетической  энергии  кома  при  этом  пойдёт  на  нагрев  окружающей  среды  и  разлетающегося  снега)....

                Гора,  о  которой  говорилось  выше,  может  иметь  очень  сложный  рельеф  -  несколько  разных  минимумов,  долины  внизу  и  всякие  холмы  и  кочки.  Снежные  комья  (  будущие  вселенные )  непрерывно   рождаются  наверху  горы  за  счёт  флуктуаций  поля.  Каждый  ком  может  скатиться  в  любой  из  минимумов.  породив  при  этом  свою  вселенную  со  специфическими  параметрами.
                Причём  вселенные  могут  сильно  отличаться  друг  от  друга.
                Свойства  нашей  Вселенной  удивительным  образом  приспособлены  к  тому,  чтобы  в  ней  возникла  разумная  жизнь.  Другим  вселенным,  возможно,  повезло  меньше.

                Описанный  процесс
рождения  Вселенной  "практически  из  ничего"  опирается  на  строго  научные  расчёты.
                Сегодня  наша  Вселенная  состоит  из  большого  числа  звёзд,  не  говоря  о  скрытой  массе.  И может  показаться,  что  полная  энергия  и  масса  Вселенной  огромны.   И  совершенно   непонятны,  как  это  всё  могло  поместиться  в  первоначальном  объёме  10/-99 см3.
                Однако   во  Вселенной  существует  не  только  материя,  но  и  гравитационное  поле.
               
                Известно,  что  энергия  последнего  отрицательна  и, как  оказалось,   в  нашей  Вселенной энергия  гравитации  в  точности  компенсируееет  энергию,  заключенную  в  частицах,  планетах,  звёздах  и  прочич  массивных  объектах.
                Таким  образом,  закон  сохранения  энергии  прекрасно  выполняется,  и  суммарная  энергия  и  масса  нашей  Вселенной  практически  равны  нулю.    И  именно  это  обстоятельство   отчасти  объясняет,  почему  зарождающаяся  Вселенная  тут  же,  после  появления,  не  превратилась  в  огромную  чёрную  дыру.   Её
суммарная  масса  была  совершенно  микроскопична  и  вначале  просто  нечему  было  коллапсировать.  И  только  на  более поздних  стадиях  развития  появились  локальные  сгустки   материи,  способные  создавать  вблизи  себя  такие  гравитационные  поля,  из которых  не  может  вырваться  даже  свет.  Соответственно  и  частиц,  из  которых  сделаны  звёзды  на   начальной  стадии  развития просто  не  существовало.
                Элементарные  частицы  начали  рождаться  в тот  период  развития  Вселенной,  когда  инфляционное  поле  достигло  минимума  потенциальной  энергии  и  начался  Большой  взрыв.

                Область,  занятая  инфлатонным  полем,  разрасталась  со  скоростью,  существенно  большей  скорости  света,  однако  нисколько  не  противоречит  теории  относительности  Эйнштейна.  Быстрее  света  не  могут  двигаться  лишь  материальные  тела,  а  в   данном  случае  двигалась  воображаемая,  нематериальная  граница той  области,  где  рождалась  Вселенная ( примером  сверхсветового  движения  является  перемещение  светового  пятна  по  поверхности  Луны  при  быстром   вращении  освещающего  её  лазера). 
                Причём  окружающая  среда  совсем  не  сопротивлялась  расширению  области  пространства,  охваченного  всё  более быстро  разрастающимся  инфлатонным   полем,  поскольку  ее  как бы  не  существует  для  возникающего  Мира.
                Общая  теория  относительности  утверждает,  что  физическая  картина,  которую  видит наблюдатель,  зависит  от  того,  где  он  находится  и  как  движется.   Причём  этот  наблюдатель  никогда  не  узнает,  что  происходит  вне  той  области  пространства,  где  он  находится.
                Другой  "наблюдатель"  смотрящий  на  эту  область  снаружи,  никакого  расширения  вовсе  не  обнаружит.  В   лучшем  случае  он  увидит  лишь  небольшую  искорку,  которая  по  его  часам  исчезнет  почти  мгновенно.  Даже  самое  изощрённое  воображение  отказывается  воспринимать  такую  картину.  И  всё-таки
она  по-видимому  верна.  По  крайнем  мере,  так  считают  современные  ученые, черпая  уверенность  в  уже  открытых  законах  Природы,  правильность  которых  многократно  проверена.
 
                Надо  сказать,  что  это  инфлатонное  поле  и  сейчас  продолжает  существовать  и флуктуировать.  Но  только  мы,  внутренние  наблюдатели,  не в  состоянии  этого  увидеть  -  ведь  для  нас  маленькая  область  превратилась  в  колоссальную  Вселенную,  границ  которой  не  может  достигнуть  даже  свет...
                Итак,  сразу  после  окончания  инфляции  гипотетический  внутренний  наблюдатель  увидел  бы  Вселенную,  заполненную  энергией  в  виде  материальных  частиц  и  фотонов.   Если  всю  энергию,  которую  мог  бы  измерить   внутренний  наблюдатель,  перевести  в  массу  частиц,  то  мы  получим  10\80 кг.
                Расстояния  между  частицами  быстро  увеличивается  из-за  всеобщего  расширения.  Гравитационные  силы  притяженности  между  частицами  уменьшают  их  скорость,  поэтому  расширение  Вселенной  после  завершения  инфляционного  периода  постепенно  замедляется.

                КРАТКАЯ  ИСТОРИЯ  РАЗВИТИЯ  ВСЕЛЕННОЙ


             1.  Инфляционное  расширение
             2.  Появление  кварков  и электронов
             3.  Образование  протонов  и  нейтронов
             4.  Возникновение  ядер  дейтерия, гелия  и  лития
             5.  Образование  атомов
             6.  Продолжение  расширение  газового  облака
             7.  Зарождение  первых  звёзд  и  галактик
             8.  Образование  тяжёлых  ядер  пр  взрыве  звёзд
             9.  Появление  планет  и  разумной  жизни
             10. Прекращение  процесса  рождения  звёзд
             11. Истощение  процесс  всех  звёзд
             12. Испарение  чёрных  дыр  и  рождение  элементарных  частиц
             13. Завершение  испарения  всех  чёрных  дыр.


             Взрывы  сверхновых  звёзд  настолько  ярки,  что  затмевают  своим  светом  миллиарды  других  ,  спокойно  горящих  в  галактике  звёзд.  Именно  блягодаря  таким  взрывам  возникает   строительный  материал,   необходимый  для  формирования  новых  планет.
             Чем  дальше  находится  тот  или  иной  астрономический  объект,  тем  о  более  раннем  периоде  жизни нашей  Вселенной  он  может  рассказать.  В  результате,  наблюдая  вспышки  далёких  сверхновых,  физики  не  только  заглядывают  в  глубь  Вселенной,  но  и  уточняют  пути  её  начального  развития,  когда  она  была  ещё  совсем  молодой.


                РЕЛИКТОВОЕ  ИЗЛУЧЕНИЕ.

                Что  же  такое  реликтовое  излучение ?  Согласно  теория  большого  Взрыва  Вселенная  возникла  приблизительно  14  млрд. лет  назад  в  результате  грандиозного  взрыва,  создавшего  пространство  и  время,  вся  материю  и  энергию,  которые  нас  окружают.  Новорождённая  Вселенная  прошла  стадию  чрезвычайно  быстрого  расширения,  названного  инфляцией,  которая  радикально  изменяла  пейзаж
младенческого  космоса .

До  возраста  приблизительно  300 тыс.лет  Вселенная  была  кипящим  котлом  из  электронов,  протонов, нейтронов  и  излучения,  которые  взаимодействовали  между  собой  и  составляли  единую  среду,  равномерно  заполнявшую  всю раннюю  Вселенную. Общее  расширение  Вселенной  постепенно  охлаждало  эту  среду  и  когда  температура  упала  до  значения   нескольких  тысяч  градусов, наступило время  для  формирования  стабильных  атомов.  Так  же  в  результате  расширения  первоначальное  излучение  стало  куда  менее  интенсивным,  но  не  пропало  совсем.  Именно  его  и   обнаружили  будущие  нобелевские  лауреаты.

                Реликтовое  излучение  равномерно  заполняет  всю  Вселенную  и,  если мы  могли  бы  видеть  микроволны,  всё  небо  пылало  бы  с  поразительно  одинаковой  яркостью во  всех  направлениях. Эта  однородность  является  одной  из  главных  причин, по которой  это  излучение  считают  теплом,  оставшимся  от  Большого  Взрыва.
                Но  как  может  локальный  источник  создать  подобную  однородность ?
                Оказывается  этому  способствует  сам  процесс расширения  пространства.      Чтобы  наглядно  понять  как  это  происходит,  представьте  себе  такую  большую  и  очевидно  неоднородность,  как  горя  Джомолунга,
                Теперь  начните  мысленно  растягивать  эту  гору  в  ширину.  оставляя высоту  неизменной.  Если  как  следует  постараться  и  растянуть  её  в  ширину,  скажем,  на  миллион  км.  то  получится  почти  идеально-плоская  поверхность  -  перепад  высот  в 8 км (высота  горы)  будет  практически  незаметен  на таком   колоссальном  масштабе.  Именно  это  и происходит  при  расширении  пространства  после   Большого  взрыва  -  всё  неоднородности  сглаживаются.  Но  возникшие  после  инфляции  крошечные  изменения  в  плотности  материи  в раннем  Вселенной  должны  были  оставить  отпечаток  на  реликтовом   излучении  в  форме  температурных  колебаний  от  точки  к  точке...


                (  ВИКИПИДИЯ.  Сергей  Рубин. )