Горячее однородное начало
Хоть нам и неизвестно, что происходило со Вселенной в самом начале ее жиз-
ни, мы обладаем чрезвычайно обширными познаниями о том, что происходи-
ло потом . В момент зарождения Вселенная находилась в невероятно горячем
и плотном состоянии . Затем пространство расширилось, а вещество рассредо-
точилось и охладилось, пройдя целую череду превращений . Данные, полученные
в ходе множества наблюдений, подтверждают, что от момента Большого взры-
ва нас отделяет около 14 миллиардов лет . Даже если мы не знаем в деталях, как
происходило образование Вселенной, нам известно, что это случилось за очень
короткий промежуток времени: практически всю историю Вселенной образу- 
Глава 3 . Начало и конец времени
73
ют события, произошедшие уже после мистического зарождения . Следователь-
но, вполне допустимо говорить, что с момента Большого взрыва прошло
столько-то лет . Такое глобальное представление о Вселенной носит название
модели Большого взрыва; она хорошо изучена с теоретической точки зрения
и поддерживается горами эмпирических данных в противоположность гипо-
тетической сингулярности Большого взрыва, которая для нас пока что остает-
ся загадкой .
Наше представление о ранней Вселенной базируется не только на теорети-
ческой экстраполяции; мы можем применять существующие теории для фор-
мулировки предсказаний, поддающихся реальной проверке . Например, когда
Вселенной было всего около 1 минуты, она представляла собой ядерный реак-
тор, синтезирующий из протонов и нейтронов гелий и другие легкие элементы;
это был процесс, называемый первичным нуклеосинтезом . Сегодня мы наблю-
даем распространенность подобных элементов, и это превосходно согласуется
с предсказаниями модели Большого взрыва .
Мы также наблюдаем космический микроволновый фон — реликтовое
излучение . Ранняя Вселенная была не только плотной, но и очень горячей,
а горячие объекты — источники излучения . Благодаря излучению мы можем
видеть в темноте: люди (а также другие теплые объекты) испускают инфра-
красные лучи, которые можно обнаружить, если воспользоваться подходящим
датчиком; в этом заключается принцип работы очков ночного видения .
Чем теплее объект, тем более энергичным является его излучение (длина
волны короче, а частота выше) . Поскольку ранняя Вселенная была чрезвы-
чайно горячей, она испускала огромное количество высокоэнергичного из-
лучения .
Более того, ранняя Вселенная была еще и непрозрачной . Она была настоль-
ко горячей, что связи между электронами и атомными ядрами не могли сфор-
мироваться; электроны свободно летали в пространстве . Фотоны часто стал-
кивались с ними и отскакивали от свободных электронов, поэтому окажись вы
там, вы не смогли бы разглядеть пальцы на своей руке . Однако в конечном
итоге температура понизилась настолько, что электроны сумели привязаться
к ядрам, да так там и остались, — этот процесс называется рекомбинацией,
и он произошел примерно через 400 000 лет после Большого взрыва . Когда это
случилось, Вселенная стала прозрачной, и свет получил возможность распро-
страняться практически беспрепятственно, чем он до сих пор и занимается .
Разумеется, на него распространяется эффект красного смещения, порождае-
мый космологическим расширением, поэтому горячее излучение периода ре-
комбинации в результате оказалось растянутым до микроволн (с длиной волны
74
Часть I . Время, опыт и Вселенная
около одного сантиметра), а температура Вселенной понизилась до 2,7 кель-
винов (–270,4 градуса Цельсия) .
Таким образом, история эволюции Вселенной согласно модели Большого
взрыва (которую, как вы помните, не следует путать с самим загадочным мо-
ментом Большого взрыва) позволяет сделать надежное предсказание: наша
Вселенная должна быть заполнена микроволновым излучением, распростра-
няющимся во всех направлениях, — наследием тех времен, когда Вселенная
была горячей и плотной . И действительно, реликтовое излучение было обна-
ружено Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном в 1965 году в лаборатории
Белла в Холмделе, штат Нью-Джерси . Самое интересное, что они его даже не
искали — оба были радиоастрономами, которых раздражало это непонятное
фоновое излучение, от которого никак не удавалось избавиться . Раздражение,
надо сказать, несколько поутихло, когда в 1978 году им присудили Нобелевскую
премию .8 Именно открытие микроволнового фона заставило последних при-
верженцев теории стационарной Вселенной (которая утверждает, что темпе-
ратура Вселенной не меняется со временем, но постоянно появляется новая
материя) сменить точку зрения и окончательно принять модель Большого
взрыва .