Доктор педагогических наук Е. ЛЕВИТАН. В том, что видимая картина мироздания может оказаться обманчивой, людиубеждались не один раз. Так, например, долго-долго казалось совершенноочевидным, бесспорным, что не Земля вращается вокруг Солнца, а оно ходитвокруг нашей Земли.Потом рассеялось и другое заблуждение: выяснилось, что нет никакой "сферынеподвижных звезд". А ведь в ее существовании были уверены такие крупныеученые мира, как Аристотель, Птолемей, Коперник. Ну а теперь каждый школьникзнает, что звезды не прикреплены ни к какой сфере, находятся от нас наразных расстояниях и движутся в пространстве. Затем, уже в ХХ веке, астрономыраскрыли тайну многочисленных туманных пятнышек на небе. Оказалось, чтоэто - звездные системы, подобные нашей Галактике, что они удаляются и другот друга и от нас. Так постепенно человек стал ощущать себя жителем расширяющейсяВселенной, звучит это как-то не очень понятно, даже загадочно. И осознать,что же все это на самом деле означает, оказалось совсем не просто.В предыдущей беседе (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 12, 1997 г.) уже рассказывалосьо том, как ученые поняли, что Вселенная (Метагалактика) состоит из многихмиллиардов галактик, подобных нашему Млечному Пути, и что все галактикис огромными скоростями удаляются друг от друга. Американский астроном ЭдвинХаббл открыл закон, который назвали его именем, и этот закон помог установить,что чем дальше галактика (или какой-то другой внегалактический объект),тем с большей скоростью он удаляется от нас.Так вот, галактики, разделенные расстоянием 1 Мпк (это 3,08Ч1019км), бегут друг от друга со скоростью от 50 до 100 км/с. Таково расширениеВселенной сейчас. Каким оно было прежде и каким станет в будущем, покаможно лишь догадываться. Допустим, в прошлом темп расширения был такимже. Тогда возраст Метагалактики скорее всего близок к 15 миллиардам лет.И это означает, что расширение Метагалактики - самое грандиозное из известныхв настоящее время явлений природы - началось примерно полтора десятка миллиардовлет назад.Что же тогда случилось? Почти все современные ученые убеждены в том,что началось с расширения "огненного шара", и потом был Большой взрыв.Мысленно перенесемся в ту эпоху и постараемся представить, как все происходило.Этот вопрос довольно подробно разбирает разработанная астрофизиками теория,которую называют теорией "горячей Вселенной". Она исходит из того, чтосразу же, в первые мгновения после взрыва, Вселенную заполнило вещество,обладавшее огромной температурой и сверхбольшой плотностью (отсюда и названиетеории - "горячая Вселенная").Это сверхплотное и сверхгорячее вещество физики и астрофизики называютпервичной плазмой. Здесь мы должны сделать небольшое отступление и кое-чтопояснить.Еще древние греки догадывались о том, что все окружающие нас тела ивещества состоят из мельчайших неделимых частиц - атомов. Древние оказалисьправы. Из атомов состоим мы сами, все животные и растения, и наши дома,и наша Земля, и Луна, и Солнце, и звезды. Все химические элементы - водороди гелий, железо и кремний, углерод и уран тоже состоят из атомов. В основебольшинства земных и некоторых небесных тел не просто атомы, а построенныеиз атомов молекулы, иногда - простые, а иногда и чрезвычайно сложные.Такова окружающая нас земная и небесная природа в настоящее время. Носразу после Большого взрыва она была совсем иной. Впрочем, и сейчас разныенебесные тела устроены не одинаковым образом. Например, на раскаленномСолнце даже самые простые молекулы встречаются редко и лишь там, где температураниже, чем обычная температура солнечной поверхности. Например, на солнечныхпятнах. А вокруг пятен и тем более внутри Солнца так жарко, что там нетолько молекулы, но даже атомы распадаются на составляющие их менее сложныечастички (ядра атомов, электроны и т. д.).Мы знаем, что в центре Солнца температура около 15 миллионов градусов.В "горячей Вселенной" она была во много раз выше. Значит, в начале расширенияВселенной при такой температуре не могли существовать никакие химическиеэлементы. В первичной плазме могли быть лишь "кирпичики", из которых потомначали складывать ся различные химические элементы.По мере расширения Вселенной температура ее вещества уменьшалась. Кактолько она охладилась до 4000 К, в первичной свободной плазме частицы началиобъединяться. Из таких хорошо известных в настоящее время элементарныхчастиц, как протоны и нейтроны, возникло вещество, состоящее из ядер самыхлегких химических элементов - водорода (его во Вселенной 75 процентов -по массе) и гелия (около 25 процентов).В дальнейшем наиболее существенное событие в истории развития Метагалактикипроизошло примерно через 300 тысяч лет, когда температура понизилась до3 тысяч градусов (то есть стала ниже той, которую мы сейчас наблюдаем всолнечных пятнах). Ученые говорят, что тогда наступила "эра радиации".Появились условия, при которых среда стала прозрачной для излучения (радиации).Радиация словно оторвалась от вещества, с которым до того она была связананеразлучно. Излучение, как и вещество, охлаждалось по мере расширения Метагалактики.В начале "эры радиации" его температура была тоже примерно 3 тысячи градусов,а сейчас (спустя миллиарды лет, прошедшие с начала расширения Вселенной)- всего 3-4 градуса. Заметим, что речь идет о так называемой абсолютнойшкале температур, в которой нуль соответствует минус 273 градусам по шкалеЦельсия.После "эры радиации" наступила продолжающаяся до сих пор "эра вещества".В ней происходило и происходит расширение Метагалактики. Постепенно создалисьусловия, подходящие для процесса рождения галактик с их звездами и планетами.И, в частности, нашей Солнечной системы, без которой нас не могло бы быть.Все это время плотность расширяющейся среды уменьшалась. Буквально черезнесколько минут после начала расширения она стала близкой к плотности воды,еще спустя несколько часов плотность Вселенной можно было сравнить с нынешнейплотностью воздуха у поверхности Земли. В наше время средняя плотностьвещества Метагалактики ничтожно мала, она близка к величине 10_28кг/мз.Человеку, который впервые знакомится с теорией "горячей Вселенной",все, о чем мы здесь рассказываем, может показаться малоправдоподобной сказкой.Однако большинство специалистов в области астрофизики и космологии относятсяк теории "горячей Вселенной" серьезно и уважительно. Вот что писал по этомуповоду наш известный физик-теоретик академик Я. Б. Зельдович: "Теория "Большоговзрыва" в настоящий момент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков.Я бы даже сказал, что она столь же надежно установлена и верна, сколь верното, что Земля вращается вокруг Солнца. Обе теории занимали центральноеместо в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников,утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречатздравому смыслу. Но подобные выступления не в состоянии препятствоватьуспеху новых теорий". Чтобы так решительно отстаивать теорию "горячей Вселенной",нужно было иметь важные доказательства того, что эта теория верна и подтверждаетсяданными, полученными из непосредственных наблюдений.И такие данные действительно существуют. Вот главные из них.Во-первых, возраст небесных тел, в том числе и нашего Солнца, меньшевозраста Метагалактики. И это полностью согласуется с данными теории "горячейВселенной". Во-вторых, во Вселенной по сей день больше всего водорода (около75 процентов) и гелия (около 25 процентов). Остальные химические элементы,образовавшиеся значительно позже (например, в ходе процессов, происходящихвнутри звезд), представляют собой лишь небольшую "примесь" к водороду игелию (хотя без этой "примеси" планеты и жизнь на них никогда не моглибы возникнуть). Факт такого количественного соотношения химических элементовво Вселенной свидетельствует в пользу теории "горячей Вселенной". И, наконец,в-третьих (может быть, это - самое главное доказательство), - открытиереликтового излучения. Современным ученым удалось обнаружить то излучение,которое когда-то (в далекую от нас "эру радиации") начало свое самостоятельноестранствие по Вселенной.Это важнейшее открытие было сделано сравнительно недавно. В 1964-1965годах молодые американские радиоастрономы
А. Пензиас и Р. Вильсон занимались отладкой радиоантенны для работыпо программе спутниковой связи. Радиосигналу, который принимала антенна,все время мешал какой-то посторонний шум, от него невозможно было избавиться.Как потом выяснилось, он оказался реликтовым излучением "горячей Вселенной",излучением, которое специалисты уже многие годы пытались уловить. Пензиаси Вильсон стали лауреатами Нобелевской премии 1978 года.Итак, мы познакомили вас с историей рождения нашей Вселенной. Пересказали,конечно, лишь в самых общих чертах, суть теории "горячей Вселенной". Привелинекоторые основные доказательства в ее защиту.Есть, конечно, и другие точки зрения, объясняющие возникновение и эволюциюнашей Вселенной. Но на данном этапе развития науки теория Большого взрываи "горячей Вселенной" довольно успешно выдерживает конкуренцию. Большинствуученых нашего времени она представляется хотя и удивительной, но все женаиболее правдоподобной.

Ученые, которымпосчастливилось открытьреликтовое излучение "горячейВселенной", - Арно Пензиас иРоберт Вильсон (США). За этооткрытие в 1978 году они получилиНобелевскую премию.



Семиметроваярупорно-параболическая антенна(небольшой радиотелескоп), накоторой А. Пензиас и Р. Вильсон -сотрудники "Белл телефонлаборатории" обнаружилиреликтовое излучение. Конструкцияантенны позволяла достаточнохорошо освобождаться отпосторонних излучений (шумов),учитывать неизбежные помехи принаблюдениях участков неба в разныхнаправлениях. Странные"помехи", оказавшиесяреликтовым излучением, возникалипри любых положениях антенны:загадочные "шумы" приходилиотовсюду. Астрофизики (Р. Дикке идругие) сразу же догадались, чтонаблюдатели обнаружили не"шумы", а радиоизлучение,дошедшее до нас от древней "эрырадиации". Открытие А. Пензиаса иР. Вильсона впоследствии быломногократно подтверждено другиминаблюдателями, работавшими сназемными икосмическими инструментами.

Распространенность
химическихэлементов во Вселенной

Рисунок (здесьизображен сектор общей панорамы)поясняет, как развивалась нашаВселенная (Метагалактика) отБольшого взрыва до ее современногосостояния. Большой взрыв, подобногигантскому ускорителю, превращалодни элементарные частицы в другиедо тех пор, пока не возникли первыехимические элементы (водород игелий), которые стали строительнымматериалом для рождающихся звезд игалактик.



8 6 4 2 0 -2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 240  По горизонтали- массовое число ядер,по вертикали- логарифмраспостраненности.