Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Согласно теории Большого взрыва, вся материя была сжата в одной точке. Тогда почему там не образовалась черная дыра?

Черная дыраТеория большого взрываОбразование вселенной
Виктор Л
  · 253,9 K
Копирайтер для B2B. Пишу яркие продающие тексты на сложные темы.  · 28 июл 2020

Правильно сказать так: решения уравнений ОТО в приложении к начальным условиям Вселенной дают бесконечности. Математически это называется сингулярность. А вот что там было физически - об этом науке неизвестно. Физики в настоящий момент примерно представляют, что происходило в первые доли секунды (вплоть до 10^-43 с) после Большого взрыва, а также имеют ряд гипотез, объясняющих, как именно этот Большой взрыв мог произойти. Но чтобы вот так однозначно заявить, что дескать материя вся была в одной точке - такого физического описания не существует. Это упрощение.

В целом таймлайн примерно такой:

Точка 0 - Большой взрыв. В рамках теории ОТО не моделируется, потому что все решения уходят в бессмысленные бесконечности. Как, кстати, и сингулярности черных дыр.

Период от 0 до планковского времени (10^-43 с). Все четыре основных взаимодействия (сильное, слабое, электромагнитное и гравитация) были объединены. Поскольку в настоящий момент теоретически выполнено объединение только для трех из четырех взаимодействий, то адекватного научного описания событий в эту эпоху не существует. Это одна из главных проблем космологии на сегодняшний день.

Великое объединение (от 10^-43 до 10^-36 с). В этот промежуток времени температура уже несколько снизилась (примерно до 10^27 К), квантовые эффекты поутихли, произошло отделение гравитационной силы. Название "великое объединение" обусловлено тем фактом, что при энергиях той эпохи три оставшихся взаимодействия сливаются в одно. На сегодняшний день существует несколько теорий Великого объединения, но живьем это объединение никто не наблюдал - энергии, необходимые для этого, лежат далеко за пределами возможностей современных ускорителей частиц.

Электрослабая эпоха (от 10^-36 до 10^-12 с). Вселенная продолжает расширяться, температура продолжает падать, и вот уже энергия снижается ниже предела электрослабого объединения, при котором сливаются вместе слабое взаимодействие и электромагнитное. В этом периоде есть много неясностей, хотя математические модели такого объединения существуют давно, еще академик Сахаров работал над нарушением CP-симметрии. Само нарушение электрослабой симметрии произошло ближе к концу этого периода. Считается, что именно нарушение симметрии электрослабого взаимодействия отвечает за разницу в количестве материи и антиматерии, наблюдаемую во Вселенной.

Инфляционный период (до 10^-32 с). Гипотетический процесс экспоненциального роста пространственной метрики Вселенной. За доли секунды (т.е. между 10^-33 и 10^-32 с) размеры Вселенной выросли в 10^26 раз в каждом из трех измерений. Именно инфляцией объясняется крупномасштабная однородность Вселенной. В мелком масштабе мы видим разнообразные галактики и звезды, но Вселенная в целом - место весьма однообразное. Без привлечения инфляционного периода объяснения этому наблюдаемому факту не было.

Эпоха кварков (до 10^-6 с). Температура снижается настолько, что начинают формироваться кварки. Сильное взаимодействие уже тоже отпочковалось, но температура еще слишком высокая, чтобы сформированные кварки могли объединиться в адроны (нейтроны или протоны, например). Как только энергия снизилась ниже энергии связи адронов, начала формироваться материя.

1 секунда. Температура снижается до нескольких миллиардов кельвинов. Нейтрино перестают взаимодействовать с материей. Примерно в это же время гравитация начинает формировать первые черные дыры. Размеры Вселенной все еще достаточно скромные, а плотность материи велика, поэтому в тех или иных местах Вселенной гипотетически могли образовываться первичные ЧД. Интересно, что эти ЧД могли состоять не из нейтронов и протонов, как обычные черные дыры, а из другой материи, например, тех же нейтрино. А значит, они могут оказаться как раз той таинственной темной материей, которая никак не обнаруживается, но вносит значительный гравитационный вклад в движение галактик.

2 секунды. Эпоха лептонов. В этот период во Вселенной доминировали электроны и другие частицы такого типа - лептоны. Большая часть адронов (т.е. протонов и нейтронов) уже аннигилировала с анти-адронами. А лептоны остались.

10 секунд. Эпоха фотонов. Лептоны тоже аннигилировали со своими анти-частицами с выделением фотонов. В этот период и по сей день во Вселенной начинают доминировать фотоны. Проще говоря, излучения сегодня "больше", чем материи.

20 минут. Формирование первых ядер атомов. Большая часть материи аннигилировала с антиматерией, но оставшейся все равно оказалось много. Температура снизилась до пределов, когда становится возможным ядерный синтез. Возникают первые элементы, в основном водород и его изотопы, но также гелий и литий. Наблюдение за старыми галактиками показывает, что число этих легких элементов в них согласуется с предсказанием теории Большого взрыва.

47,000 лет (и далее). Доминирование материи. В этот плотность материи настолько увеличивается, что гравитационный вклад в общую энергию Вселенной начинает преобладать. Расширение Вселенной замедляется. Примерно 9 миллиардов лет спустя, преобладать начинает темная энергия, и Вселенная вновь начинает расширяться ускоренно, что происходит и по сей день.

100,000 лет. Формируются первые молекулы. Речь, конечно, идет лишь о самых простых и стабильных молекулах, потому что температуры все еще зашкаливают по земным меркам.

370,000 лет. Формируются первые электрически нейтральные атомы. Т.е. протоны начинают захватывать электроны. У этого процесса есть важное следствие: электрически нейтральному атому гораздо сложнее захватить пробегающий мимо фотон (для этого фотон должен передать энергию электрону на орбите). Т.е. фотоны с этого момента получают возможность путешествовать по Вселенной в виде излучения свободно. До этого Вселенная была непрозрачна для излучения. Вот это самое первичное фотонное излучение мы сейчас можем наблюдать в виде микроволнового реликтового излучения. В силу красного смещения, обусловленного расширением Вселенной, изначальный спектр тех фотонов сместился в микроволновую область. Наблюдаемое реликтовое излучение - это одно из самых сильных подтверждений теории Большого взрыва.

100-300 миллионов лет. Формируются первые звезды и крупномасштабные структуры. Первые звезды - это водород и гелий. Огромные, горячие и, увы, пока не обнаруженные напрямую.

350-500 миллионов лет. Первые галактики.

Вот как-то так.

Потому что, там Не было наших чиновников, воровать было не кому! 😁

Образование: физика высокотемпературной плазмы, к.ф.м.н. Также интересуюсь электроникой, п...  · 29 июл 2020
Представление о том, что вся материя была сжата в одной точке не совсем корректно, так как предполагает наличие пространства вокруг этой точки и соответственно, границы вокруг первичной материи. На самом деле, начиная с первых мгновений и по настоящее время, Вселенная была и остается безграничной. С этих позиций вопрос об образовании ЧД на "месте" Большого взрыва теряет... Читать далее
Т.е., исходя из Вашего ответа, было некое "пространство" внутри которого что-то произошло и оно трансформировалось... Читать дальше
Увлекаюсь естественными науками и математикой. Разбираюсь в производстве корпусной...  · 21 янв 2021
В дополнение к перечисленным добавлю и вариант от себя. В ранней Вселенной космологическое расширение было настолько сильным, что даже на крайне малых масштабах вносило намного больший вклад в распространение материи, нежели величина максимально возможной пекулярной скорости (скорости света в вакууме). Иными словами, даже относительно близко расположенные частицы... Читать далее

Скоро утонем в собственных отходах. А все о вселенной думаем. Зачем?

Аналитик по профессии, инженер-механик по образованию, философ по убеждениям, романтик по...  · 24 янв 2021
Теория Большого взрыва - это только теория. Я сам там не был, но говорить, что Вселенная родилась из ничего и мгновенно расширилась, со всем строительным материалом - это не говорить ни чего. Вселенная просто всегда была - это надо принять как данность. Бесконечное пространство, бесконечное количество материи, такое бесконечное, что мы все его не можем обозреть. Мы... Читать далее
Поглощение галактик черной дырой, а затем ее испарение - очень медленный процесс. 14 миллиардов лет не хватает
программист, интересны квантовая механика, теория относительности и астрономия  · 6 авг 2020

Во-первых, материя не была сжата в одной точке. Она была в плотном состоянии, но "не в точке". Во-вторых вселенная быстро расширялась, гравитация не смогла остановить это расширение до сих пор, а уж в первые мгновения тем более не смогла бы.

рассуждая о начальном состоянии Вселенной - мы как правило не можем понять как-же все нынешнее вещество Вселенной... Читать дальше
программист, интересны квантовая механика, теория относительности и астрономия  · 16 окт 2020
Материя не была "сжата в одной точке". Вселенная была в сверхплотном и сверхгорячем состоянии, это верно. Но про "одну точку" никакой речи в принципе не идёт, Вселенная могла быть бесконечной или очень большой ещё в момент появления. Плюс энергия была распределена максимально равномерно по всему объёму, так что ни о какой концентрации её в "одной точке" говорить нельзя... Читать далее
Вам Вселенная как дала понять, какой она была в то время, когда нельзя никак было время считать?)) Не хватало ещё... Читать дальше
Писатель. Автор мистической книги "Не упасть бы в эту яму!". И научно-фантастической - "...  · 29 окт 2020

Она там и образовалась. Только два аспекта мешали увидеть ее.

Это 1 - отсутствие наблюдателя.

2 - отсутствие материи снаружи такой черной дыры. Все же в дыре. Снаружи ничего и никого нет.

Все спокойненько. Исключительная благодать. :)

С уважением, Олег. Читайте мой роман "БЕСПИЛОТНИК". Мир, как он есть.Перейти на ridero.ru/books/bespilotnik_1
Это же самое отсутствие наблюдателя и портит нам всю картину, делая вопрос происхождения Вселенной безответным!😁... Читать дальше
Математик я и программер. Интересно все!  · 1 авг 2020

почему вы уверены, что не образовалась???

Может и образовалась, и вся наша Вселенная - это внутренность черной дыры!

(кстати, по каким-то параметрам очень на то похоже. И горизонт событий у нас есть!)

Большая вероятность,что мы действительно застряли в черной дыре и выбраться из нее не сможем никогда!!!!

Математик я и программер. Интересно все!  · 27 февр 2021
"Вся материя в одной точке" - это не теория БВ, это небрежное популярное описание. При этом представляется огромное пустое пространство, в котором вся материя собрана в одну точку. Но это совсем не то, о чем говорит теория БВ! Теория говорит, что все пространство (включая материю) было сильно сжато, никаких пустых просторов не было! Ну и про "одну точку" никто не... Читать далее
Александр Лайков, лауреат журналистских, литературных и поэтических премий, в том числе...  · 8 окт 2020

Так это и была Чёрная Дыра. А потом, когда захватывая другие излучения, остатки материи и т. п. , был превозойдён определённый порог, она взорвалась. Пройдёт время - опять вся материя стянется в точку, своего рода чёрную дыру - и всё повторится сначала. Мироздание - это пульсирующая вселенная.

"Чёрная Дыра Это вихрь материи." Такая чёрная дыра - это "наша" чёрная дыра, существующая внутри нашей... Читать дальше