СПИСОК ОБЪЕКТОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ

Вселенная - весь существующий мате­риальный мир, безграничный во времени и пространстве и бес­конечно разнообразный по формам, которые принимает мате­рия в процессе своего развития.

Доступная исследованиям часть Вселенной называется Метага­лактикой, которая состоит из нескольких десятков миллиардов галактик — гигантских звездных систем, содержащих сотни миллиардов звезд.

Галактика, к которой принадлежит Солнце, называется Млечный Путь. Она содержит:

• не менее 100 млрд. звезд с общей массой около 10¹¹ масс Солнца;

• межзвездное вещество — газ и пыль, масса которых со­ставляет около 5% массы всех звезд;

• космические лучи, магнитные поля, излучения (фото­ны).

Галактикаимеет диаметр порядка 90000 световых лет. ( 1 световой год – это расстояние, которое проходит свет за 1 год, учитывая, что скорость света равна 300 тысяч километров в секунду). Центр (ядро) нашей Галактики находится от Земли в на­правлении созвездия Стрельца.

Ближайшие к нам галактики - Магеллановы облака и Туманность Андромеды.

Пространство между галактиками заполнено разогретым до 10⁸К газом и излучающим электромагнитные волны (преимущественно в рентгеновском диапазоне частот). Предположение о том, что первоначально вещество было очень горячим, высказал в 1946 г. русский ученый Г.А.Гамов.

Расстояние между галактика­ми, не связанными друг с другом силами тяготения, постоян­но увеличивается, т.е. Вселеннаяпостоянно расши­ряется (Ж. Леметр, 1927).

Картина расширяющегося мира была предсказана теоре­тически еще до того, как была обнаружена наблюдениями. В 1922 г. российский ученый А. А. Фридман (1888—1925) по­казал, что большинство решений уравнений А. Эйнштейна для мира в целом — нестационарны, зависят от времени, что наи­более естественное следствие уравнений тяготения есть расши­рение либо сжатие Вселенной. Позже был установлен факт по­стоянного расширения.

В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889—1953) наблюдениями доказал, что скорости движения удаленных га­лактик направлены от нас. Более того, чем дальше расположе­на галактика, тем быстрее она убегает.

Закон Э. Хабблагласит:

Скорости галактик пропорциональны расстояниям до них.

Скорость удаления оценивается постоянной Хаббла V = 70-80 км/с на магапарсек. [12] Значит, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она от нас удаляется. Самые далекие из обнаруженных галактик удаляются со скоростью, близкой к скорости света.

То есть, либо мы находимся в центре Вселенной, и все почему-то от нас “убегают”, либо следует искать какой-то другой ответ, который может в корне расходиться с привычными обыденными представлениями, как это случилось, например, во времена Коперника.

Существует множество моделей, среди которых Вселеннаяпредставляет собой расширяющуюся четырехмерную сферу.

Представьте себе раздувающийся воздушный шар (рис. 87), на котором нанесены точки (галактики). По мере раздувания шара все точки на его поверхности будут удаляться друг от друга, и из каждой точки будет казаться, что остальные точки удаляются от нее. Причем чем дальше две точки друг от друга, тем быстрее их взаимное разбегание в полном соответствии с законом Хаббла.

Рис. 87. Расширяющаяся Вселеннаяпохожа на раздувающийся шар.

Но если Вселеннаяраздувается, то в прошлом она должна была когда-то находиться в сжатом состоянии, и, экстраполируя назад во времени, мы приходим к заключению, что в самом начале космическая материя должна была иметь необычайно высокую плотность. В этом суть теории Большого взрыва, согласно которой ныне наблюдаемая Вселенная возникла в результате гигантского взрыва.

Зная расстояние и скорость удаления какой-либо галактики от нас, можно рассчитать, когда это расстояние было равно нулю. Это дает значение возраста Вселенной. Так если расстояние между двумя галактиками в настоящее время L = 10⁶ световых лет, то согласно закону Хаббла она удаляется от нас со скоростью V = 15 км/с/на мегапарсек. Если принять, что на протяжении всего времени существования Вселенной это движение было равномерным, то началось оно порядка 20 миллиардов лет назад. Такое же число можно получить и для любой другой галактики. То есть около 20 миллиардов лет назад все галактики находились в одной точке.

Что представляла собой данная точка, мы можем только догадываться. По некоторым соображениям - это абсолютное ничто, полная пустота. Так по словам известного астрофизика Дж.Силка, " очень ранняя Вселенная, возможно, была пуста".

Переход Вселенной из " ничего" в физическую реальность произошел самопроизвольно в результате так называемого " Большого взрыва", причины которого неизвестны. Мы можем только догадываться о тех процессах, которые происходили в первые мгновения рождения Вселенной. Тем более не понятно нам, что было до Большого взрыва. Похоже на то, что само время родилось в момент Большого взрыва, поэтому времени “до взрыва” просто не было.

Образование и эволюция Вселенной. Итак, вначале весь мир был «сжат в точку» размером на 20 порядков меньше размера атомного ядра и с плотно­стью 10⁹³ г/см³; при этом полная масса материи составляла всего 10^-5—10^{-6 г. В середине 60-х годов XX в. Э. Глиннер предположил, что это было так называемое вакуумное состояние материи, для которого характерно огромное от­рицательное давление. По абсолютной величине оно равно плотности энергии, т. е. произведению плотности материи на квадрат скорости света, но со знаком «минус». Модель отрица­тельного давления — это натяжение, существующее, напри­мер, в растянутой резине.}

Материя вместо притяжения, традиционного для нормаль­ных условий, находясь в вакуумном состоянии, создает грави­тационное отталкивание подобно тому, как между одноимен­ными электрическими зарядами возникает электростатическое отталкивание. Это гравитационное отталкивание, по современным общепризнанным представлениям, и послужило причиной чрезвычайно мощного «первотолчка», ранее припи­сывавшегося «большому взрыву».

Через 10^-43 с после рождения Вселенной (рис. 88) вслед­ствие «первотолчка» материя получила начальные скорости и Вселеннаяначала расширяться с постоянным ускорением, так как сила гравитационного отталкивания продолжала действо­вать. Экспоненциально быстрое расширение современными учеными названо инфляцией, а соответствующий интервал времени — инфляционной стадией развития Вселенной.

Объем Вселенной увеличивался, а плотность фактически не менялась, она уменьшалась чрезвычайно медленно. В ре­зультате масса материи во Вселенной возрастала, причем с но­вой массой рождалось новое тяготение этой массы. Рождаю­щаяся отрицательная энергия гравитации компенсировала по­ложительную энергию материи, и в сумме закон сохранения энергии соблюдался.

Рис. 88. Основные этапы эволюции Вселенной

Вакуумная материя (инфлантон) неустойчива, через нич­тожно малый промежуток времени (10^-36 с) она распалась квантовым образом и превратилась в горячую плазму — обыч­ную материю. Таков был квантовый процесс рождения нашей горячей Вселенной. Через минуту с начала расширения темпе­ратура горячей материи упала до 1 млрд. К, начался синтез легких химических элементов.

Первичный нуклеосинтез продолжался около 3 мин. За это время элементарные частицы уже достаточно долго удер­живались друг около друга, что привело к синтезу ядра водо­рода, дейтерия, гелия, лития и бериллия. После взаимных превращений остались ядра водорода (около 80% масс), гелия (до 20% масс) и остальные элементы в ничтожно малом коли­честве — около 0, 01% всего вещества. Тяжелые химические элементы во Вселенной появились существенно позже в звез­дах.

На ранней стадии расширения Вселенной ее характер пол­ностью определялся излучением, так как плотность энергии излучения тогда была больше плотности энергии обычных час­тиц вещества. Начальный этап принято называть радиаци­онной стадией эволюции Вселенной. Температура вещества и излучения на этой стадии были одинаковы. Однако в опре­деленный момент (примерно через 300 тыс. лет после начала образования Вселенной и при температуре 3—4 тыс. К) все радикально изменилось. Радиационная стадия сменилась ста­дией вещества. Этот переход принято называть рекомбина­цией.

После эпохи нуклеосинтеза образование Вселенной замед­лилось, и до момента рекомбинации происходило спокойное расширение, при котором вещество Вселенной остыло до не­скольких тысяч градусов Цельсия. По законам атомной физи­ки при снижении температуры до таких значений начинается объединение (рекомбинация) электронов, бывших ранее сво­бодными частицами, с протонами и ядрами гелия. На стадии развития Вселенной из элементарных частиц и ядер началось образование атомов стабильных газов, преимущественно водо­рода и гелия.

С момента рекомбинации вещество начало эволюциониро­вать самостоятельно, независимо от излучения. Сразу после рекомбинации оно было рассеяно во Вселенной практически равномерно. Не было ни звезд, ни галактик, ни иных космиче­ских объектов. Причиной дальнейших процессов объединения вещества явилась сила гравитации. Даже самые, казалось бы, незначительные различия в плотности вызывали различное притяжение. Вследствие этого более плотные образования по­степенно становились еще более плотными, а области относи­тельно пониженной плотности — все более разреженными. Таким образом, изначально почти однородная среда с течением времени разделилась на отдельные «облака», из которых через сотни миллионов лет после начала расширения сформирова­лись первые звезды и галактики[13].

Квантовый процесс рождения нашей Вселенной привел к разогреву вещества до очень больших температур. При рас­ширении эта температура падала, а с ней изменялось и излуче­ние, равномерно заполнившее всю Вселенную. Первичный свет (слабое электромагнитное излучение), называемое «ре­ликтовым излучением», существует и сегодня. Не видимое глазу, оно приходит со всех сторон и регистрируется современ­ными телескопами. Это явление было открыто[14] в 1965 г., тогда же установлено, что температура космического пространства в наше время равна 3 К.

В рамках существующих математических моделей допус­тимо говорить о «возрасте» или «времени жизни» нашей Все­ленной как о времени, прошедшем с момента существования бесконечно большой плотности.

Естественный вопрос о том, что же было в эпоху «самого начала», т. е. до инфляции Вселенной, пока не имеет ни теоре­тически, ни экспериментально подтвержденного ответа, одна­ко существуют предварительные заключения. В самый на­чальный период эволюции промежуток времени менее 10^-43 с и размеры Вселенной менее 10^{-32 мм соответственно не могли быть непрерывным временем и непрерывным пространством. Пространство и время распадались на отдельные кванты, и все это, по выражению И. Д. Новикова, находилось в состоянии «кипения вакуума» при чрезвычайно большой его плотнос­ти — 1093} г/см³. В этом состоянии пространство (его размер­ность и топология) менялись самым причудливым образом — квантовым.

Вследствие квантовых флуктуаций (от лат. fluctuatio — колебание, случайное отклонение величины от ее среднего зна­чения) в различные моменты времени «кипящий вакуум» слу­чайным образом превращается в отдельные пузыри раздуваю­щихся вселенных, каждая из которых подобна нашей Вселен­ной, однако, возможно, с иными физическими свойствами и иным развитием. Затем возможен коллапс отдельных пузырей, и они снова переходят в квантовое кипение. И даже без коллапса за громадные промежутки времени отдельные все­ленные рано или поздно перейдут в квантовое состояние.

Эта картина не имеет ни границ, ни пределов. Имеет место вечное кипение, вечное рождение новых вселенных и вечное их умирание. Следовательно,