Давайте я попробую внести свои 5 копеек
1) Те вопросы, которые Вас интересуют, это вопросы скорее космологии, а не астрофизики. А коммология - это теория гравитации + физика высоких энергий.
2) Давайте сначала разберемся с источниками наших знаний об эволюции Вселенной. Основных источника три: 1)красное смещение Хаббла 2)реликтовое излучения 3)соотношение концентраций лёгких элементов.
Закон Хаббла свидетельствует о расширении Вселенной. Формально экстраполируя это расширение назад по времени (кое-какие детали опускаю), можно установить, что в момент времени, отстоящий от настоящего на T=1/H, где H- постоянная Хаббла, Вселенная должна была иметь нулевой размер. Время Т, которое по современным данным составляет примерно 17 миллиардов лет, часто называют возрастом Вселенной, а начало расширения Вселенной из точки - Большим Взрывом. Причём по мере продвижения к этой точке температура и плотность Вселенной росли, становясь бесконечными. НО нужно чётко понимать, что это вовсе не означает, что Вселенная на самом деле родилась из точки 17 миллиардов лет назад. Экстраполируя расширение Вселенной назад во времени, мы предполагаем, что на тех временных и пространственных масштабах работает Общая Теория Относительности, Квантовая Теория Поля и Стандартная Модель физики частиц в том виде, в котором мы их знаем сегодня, причём они и только они определяют эволюцию Вселенной. Однако, заведомо известно, что на масштабах, когда комптоновская длина волны частицы становится сопоставима с радиусом сферы Шварцшильда для этой частицы, ОТО неприменима. То есть экстраполируя эволюцию Вселенной к моменту её "рождения", мы заведомо выходим за рамки применимости тех теорий, в которых мы уверены в нсатоящее время. Более тонкий анализ красного смещения уже в начале 2000х выявил странный факт: Вселенная наша расширялась неравномерно. Сначала скорость расширения падала, но несколько миллиардов лет назад замедление сменилось ускорением (хотя это изменение скорости невелико по сравнению со средней скоростью расширения). Внятного и однозначного объяснения сему факту пока, насколько я знаю, нет. Интересно, кстати, что экстраполируя в будущее ускоренное расширение Вселенной, пришли к понятию Большого Разрыва (в противоположность Большому Взрыву). Горизонт событий всё быстрее приближается к наблюдателю, разрушгая как причинно-следственные, так и силовые связи между объектами Вселенной. Так сначала разрушатся Галактика, затем Солнечная Система, Земля, атомы, атомные ядра, нуклоны... Однако, нужно понимать, что только звёзды несут информацию о расширении Вселенной. То есть красное смещение не даёт заглянуть в период времени, предшествующий рождению первых звёзд - т. е. в первые сотни миллионов лет жизни Вселенной.
Реликтовое излучение. Примерно через ~500 000 лет после Большого Взрыва вселенная представляла собой плазму из электронов, протонов и лёгких ядер. Из-за комптоновского рассеяния она была непрозрачна для фотонов, испускаемых этой плазмой. То есть излучение находилось в термодинамическом равновесии с веществом. При дальнейшем расширении Вселенной её температура упала ниже температуры ионизации атомов водорода при их столкновениях. То есть протоны захватили электроны, образовав атомы водорода, которые свет практически не рассеивают. То есть то равновесное излучение, которое присутствовало в плазме на момент образования атомов водорода, практически перестало взаимодействовать с веществом. На момент "отрыва" от вещества спектр излучения соответствовал спектру абсолютно чёрного тела при температуре в несколько тысяч градусов. К настоящему времени, расширяясь вместе со Вселенной, оно остыло до 2.7 К. А поскольку оно не взаимодействовало с веществом с момента рождения атомов водорода, то оно донесло до сегодняшнего дня информацию о свойствах Вселенной в возрасте ~500 тысяч лет от условного момента Большого Взрыва. Эта информация содержится в интенсивности температурной анизотропии реликтового излучения.
Первичный нуклеосинтез. Самая древняя информация о состоянии ранней Вселенной может быть извлечена из соотношения концентраций ядер водорода, дейтерия и гелия. Но даже они образовались лишь примерно через 200 секунд после Большого Взрыва.
То есть факт заключается в том, что никаких экспериментальных данных об истинном положении дел в ранней вселенной возраста моложе 3х минут у нас нет. Эксперименты на ускорителях позволяют в земных условиях прикинуть, что могло твориться во Вселенной, во времена, отстоящие от Большого Взрыва примерно на наносекунду. Но, например, предполагаемая стадия инфляции происходила на временных масштабах почти на 30(!) порядков меньших. Исходя из этого и нужно строить своё отношение к различным космологическим моделям: большинство из них, включая инфляционные, - пока лишь занятные модели, имеющие свои достоинства и недостатки. Надежного экспериментального обоснования у них нет.
В популярном виде о том, про что я тут кратко сказал, не боясь подцепить псевдонаучной заразы, можно почитать в классической книге С. Вайнберга "Первые три минуты". Она чуть старовата и в нее не вошли свежие экспериментальные данные, но после нее Вам будет проще прочитать что-то еще. Книга есть в интернете в djvu. Не найдете сами - напишите. Выложу.
Изменено:
CASTRO - 16.04.2011 23:04:58
