Возраст Вселенной

Наблюдаемое расширение Вселенной неизбежно вызывает вопрос: каков же был мир в прошлом и каково его будущее? Пользуясь постоянной Хаббла, определяющей возрастание скорости расширения с увеличением расстояния между галактиками, можно формально "отсчитать" время назад и установить, когда же начался процесс расширения Вселенной. Если взять за основу принятое сегодня значение постоянной Хаббла, равное 60 км/с на 10⁶ пс, то возраст Вселенной составит примерно 10 млрд. лет, т.е. именно 10 млрд. лет назад начался наблюдаемый и поныне процесс расширения Вселенной.

Другими словами, было время, когда все вещество Вселенной было "стянуто" в некую точку. В современных теориях такая точка получила название сингулярности. Современные ученые-идеалисты, как философы, так и физики, пытаются использовать это понятие для создания "новейшей" теории "сотворения мира". Однако с точки зрения физики вопрос о состоянии материи в сингулярности представляется полностью бессмысленным, поскольку поведение и состояние материи в подобных, в высшей степени необычных, условиях не подвластны анализу с позиций известных ныне физических законов. Тем не менее сегодня интенсивно разрабатываются теории, которые, возможно, будут в состоянии описать необычные условия в "начальной фазе" Вселенной. В недалеком будущем наука, вероятно, сможет "заглянуть" даже в момент "до того" и объяснить, почему Вселенная образовалась при "таких", а не иных начальных условиях.

Крабовидная туманность на современной фотографии

В первые мгновения "по выходе" из сингулярности, т.е. примерно 10 млрд. лет назад, сама материя Вселенной должна была находиться в существенно другом состоянии, чем мы наблюдаем сегодня: она, по видимому, отличалась необычайно высокой плотностью и температурой; "рождение мира" сопровождалось необычайно интенсивным высокоэнергетическим излучением. (Никаких галактик, их скоплений и звезд на этом раннем этапе жизни Вселенной не было.) Со временем по мере расширения первичного огненного шара эквивалентная температура этого излучения должна была непрерывно падать, и сейчас, по прошествии 10 млрд. лет, должна составлять порядка нескольких Кельвинов.

Действительно, в 1965 г. было обнаружено так называемое фоновое радиоизлучение, поступающее отовсюду из космоса, эквивалентная температура которого равнялась примерно 3 К (кельвинам). Это изотропное фоновое (реликтовое, т.е. остаточное) излучение рассматривается как остаток того мощного излучения, которое существовало на ранней стадии развития Вселенной.

Открытие фонового космического излучения и установленное Хабблом расширение Вселенной, по-видимому, свидетельствуют о том, что современная релятивистская концепция эволюции Вселенной отвечает действительности. Эти открытия послужили также важными аргументами против так называемой теории стационарной вселенной, предложенной Германом Бонди и Томасом Голдом, а также Фредом Хойлом.

Таким образом, сегодняшнее строение Вселенной следует рассматривать как естественный результат ее первоначального состояния миллиарды лет назад. Правда, пока мы еще ничего не можем сказать о структуре Вселенной, а точнее, о ее размерах, о продолжительности процесса расширения, возможности последующего сжатия и т.д.

Однако кое на какие из этих вопросов нам помогают ответить исследования изменений в скорости разбегания галактик. Закон Хаббла остается справедливым и для чрезвычайно удаленных объектов. А ведь эти объекты представляют собой "частицы" далекого прошлого Вселенной, и, изучая их, мы получаем возможность проверить, насколько сохраняет свою величину постоянная Хаббла. Вопрос стоит так: движутся ли эти столь удаленные галактики тоже равномерно или в их движении наблюдаются какие-либо отклонения? Если обнаружится, что очень удаленные галактики или определенные стадии их эволюции (например, квазары) характеризуются большими значениями постоянной Хаббла, то это значит, что скорость расширения Вселенной замедляется. Торможение могло бы вызываться действием гравитационных сил: чем энергичнее расширение, тем сильнее действует гравитация. Тогда должен существовать некий максимальный размер Вселенной, по достижении которого она должна была бы начать сжиматься. Принятую до сих пор линейную зависимость между скоростью разбегания галактик и их расстояниями пришлось бы признать лишь неким первым приближением.

К сожалению, современная астрономическая техника не позволяет нам проникнуть в такие глубины космоса, чтобы судить, насколько справедливы сегодняшние представления о расширении (или возможном его замедлении) Вселенной.

С физической точки зрения снижение скорости расширения существенно зависит от средней плотности вещества во Вселенной. Однако ее значение известно с точностью, явно недостаточной для теоретических расчетов. При этом также остается без ответа вопрос о топологии пространства-времени. Поэтому определение скорости замедления расширения позволит ответить на вопрос не только о будущем Вселенной, но и о ее структуре..

Итак, в настоящее время наука еще не в состоянии ответить на вопросы, касающиеся структуры и истории Вселенной. Над решением этих проблем целеустремленно и интенсивно работают исследователи в различных странах мира.

Сегодня основное внимание ученые уделяют разработке всевозможных теоретических моделей Вселенной, каждая из которых, безусловно, нуждается в проверке путем наблюдений.

Разумеется, модели не являются абсолютно адекватным отображением действительности, они показывают лишь некоторые определенные стороны ее. И об этом нужно все время помнить, оценивая те или иные - весьма упрощенные-модели Вселенной. Только дальнейшее развитие техники наблюдений и новая информация, полученная из космических глубин с ее помощью, могут внести какую-то ясность в сложнейшие проблемы космологии.

Подъем в стратосферу исследовательского зонда, управляемого людьми (XVIII в.)

Предстартовые приготовления на космодроме Байконур