Расширение Вселенной было обнаружено 70 лет назад, когда наблюдения показали, что свет от более далеких галактик «краснее» света от более близких. Общепринятым объяснением этого факта является предположение о разбегании галактик. Скорость галактик пропорциональна расстоянию от Земли (закон расширения Хаббла), и за счет эффекта Доплера более далекие галактики кажутся более «красными».  
Возникает резонный вопрос, если, в каком направлении ни посмотри, скопления галактик разбегаются от Земли, то не является ли наша Земля центром Вселенной?! Увы, это не так. Где бы не находился наблюдатель, он будет видеть все ту же картину – все галактики разбегаются от него. В нашей Вселенной все наблюдатели равны!  
Но такой однородный разлет вещества должен был иметь начало. Значит, все галактики должны были родиться в одной точке! Расчеты показывают, что это произошло примерно 14 млрд. лет назад. Такой удивительный вывод требует серьезной проверки. Например, в момент такого взрыва, температура должна была быть очень большой. Конечно, с возрастом остывает все, не является исключением и наша Вселенная. Тем не менее, какая – то, пусть небольшая температура должна оставаться и в наши дни. Как мы уже знаем, доказательство пришло в 1964 году, когда было обнаружено реликтовое электромагнитное излучение с температурой около 3 Кельвин. Это открытие сделали А.Пензиас и Р.Уилсон, тем самым подтвердив идею Г.Гамова, о том, что на ранней стадии наша Вселенная могла быть очень горячей, настолько, что были возможны  ядерные реакции. Именно это открытие, неожиданное для многих ученых, убедило их, что Большой Взрыв действительно имел место.  
Именно Гамов "придумал" «Большой Взрыв». На эту мысль его натолкнул результат расчета процентного содержания гелия в результате звездных реакций. Он прекрасно знал, что Вселенная возникла примерно 14 млрд. лет назад. Столько же времени (примерно) звезды производили гелий. Полученный результат его сильно удивил – гелия во Вселенной гораздо больше, чем могли произвести звезды! Гамов предположил, что должен быть еще один механизм синтеза гелия, и единственным разумным предположением была идея первичного нуклерсинтеза. Гелий образуется еще до появления первых звезд. Но ядерная реакция, в результате которой образуется гелий, требует высоких температур. Значит, рождение Вселенной  происходило с одновременным сильным нагревом пространства – произошел Большой Взрыв.  
Теория Большого Взрыва позволила объяснить множество проблем, стоявших перед космологами. К сожалению, а может быть и к счастью, эта теория поставила перед космологами новые вопросы. Вот их небольшой перечень:
• Что было до Большого взрыва?
• Почему наше пространство плоское, т.е. описывается геометрией Евклида, которую мы изучали в школе?
• Если теория Большого взрыва справедлива, то размер Вселенной сейчас должен был быть никак не более 1 см. Тесновато было бы!
• Во время любого взрыва, вещество разлетается в разные стороны крайне неравномерно. В одну сторону – больше, в другую – меньше. Но наблюдения показывают, что Вселенная на удивление однородна. Например, отклонение температуры реликтового излучения от среднего значения составляют одну сотую процента!  
• Температура в первый момент должна быть очень высокой, никак не менее 10^13 К. Что привело к такому нагреву?
Эти и некоторые другие проблемы указывали на то, что теория Большого Взрыва не полна. Долгое время казалось, что продвинуться далее невозможно. Тем не менее, примерно 25 лет назад, благодаря работам советских физиков Е. Глинера, А. Старобинского и американского физика А. Гуса было открыто новое явление – возможность сверхбыстрого расширения Вселенной. Теперь считается общепринятым, что такой период, получивший название «инфляция» имел место в начальной стадии развития нашей Вселенной. Объяснение этого явления основывается на уже хорошо изученных разделах теоретической физики – общей теории относительности Эйнштейна и квантовой теории поля. С одной стороны, это вселяет уверенность в правильности выводов. С другой стороны, остаются нерешенными некоторые вопросы (что, впрочем, тоже хорошо). Например, нет окончательного ответа на вопрос «что такое время?», и почему наше пространство трехмерное.
 

Частицы и античастицы
 После инфляции пространство оказывается заполненным уже знакомыми частицами – протонами, нейтронами, электронами, нейтрино и фотонами, а также, что важно, их античастицами. Свойства частиц и античастиц практически идентичны. Казалось бы, и количество их должно быть одинаковым сразу после инфляции. Но тогда все частицы и античастицы взаимно уничтожились бы, и строительного материала для галактик и нас с вами не осталось! И здесь нам, разумным (хочется верить) обитателям Вселенной сильно повезло. Природа позаботилась, чтобы частиц было немного больше, чем античастиц. Мы существуем только благодаря этой мизерной разнице, меньшей на 9 порядков по сравнению с числом частиц!  
Существует множество моделей и механизмов, объясняющих, как такое нарушение симметрии между частицами и античастицами могло появиться. Все они требуют применения математического аппарата, неуместного здесь. Поэтому рассмотрим модель, слишком простую, чтобы полностью соответствовать истине, но которая позволит понять основную идею.  Итак, мы хотим разобраться, каким образом законы, одинаковые для частиц и античастиц, приводят в конечном итоге к различной их концентрации. Заодно, неплохо бы понять, каким образом первоначальная разница оказалась такой маленькой.  
Обычные, уже установленные законы не позволяют этого сделать, поэтому приходится вводить новое поле, которое одинаково взаимодействует как с частицами, так и с античастицами. Потенциальную энергию этого поля выберем в простейшей форме в виде параболы.  
Ничто не запрещает этому полю порождать как частицы и античастицы. Поле может  отдать часть своей энергии частицам, которые и остаются существовать далее. Энергия поля при этом слегка уменьшается.  
В момент рождения нашей Вселенной ее плотность энергии была очень велика. Значит и наше предполагаемое поле должно иметь высокую энергию.  Конечно, энергия поля сразу начнет уменьшаться, стремясь к минимуму. Точно также шарик не лежит неподвижно на стенке ямы, а стремится попасть на ее дно. Ничто не запрещает части энергии поля перейти в рождающиеся частицы.  
Ну хорошо, частицы могут рождаться сразу после рождения Вселенной. Но как сделать, чтобы античастиц было НЕМНОГО меньше? Оказывается, что совсем несложно организовать взаимодействие таким образом, чтобы частицы рождались при движении поля по левой ветви параболы, а античастицы – по правой. Ситуация продолжает быть симметричной: ни частицы, ни античастицы не имеют изначального, заложенного в модели преимущества. Квантовая флуктуация, зародыш нашей Вселенной, может возникнуть как на левой ветви, так и на правой с одинаковой вероятностью. Момент истины наступает именно в момент рождения нашей Вселенной. Если мы живем во Вселенной,  родившейся случайным образом на левой ветви, то происходило следующее. Поле начнет двигаться вниз и порождать частицы. Затем оно «проскочит» положение минимума и заберется на правую ветвь параболы. Но часть энергии поля уже отдана частицам, и оно поднимется ниже начального значения. Поэтому, когда поле начнет движение обратно к минимуму потенциальной энергии, то оно будет порождать античастицы, но в меньшем количестве. Эти затухающие колебания продолжаются довольно долго, и суммарное количество частиц, конечно же, не будет совпадать с количеством античастиц. Просто потому, что своим рождением на левой ветви потенциала Вселенная нарушила симметрию теории. Кстати, если бы Вселенная случайно родилась на правой ветви, то у нас доминировали бы античастицы. Мы также состояли бы из античастиц, но, конечно, называли бы их «частицами».  
Если бы наша Вселенная случайно родилась бы в минимуме потенциала, то никакого движения поля не было бы, барионы и антибарионы не рождались, и сейчас пространство было бы пустым.
И конечно же, это не единственный механизм нарушения симметрии между частицами и античастицами. За последние пару десятилетий открыто много других вариантов. Который из них реализовался в нашей Вселенной – покажет будущее.
 

Антропный принцип участия, сформулированный в 1983 году американским физиком Джоном Уиллером (Wheeler's Participatory Anthropic Principle (PAP)):
 
«Observers are necessary to bring the Universe into being»
(«Наблюдатели необходимы для привнесения Вселенной в бытиё»)
       

To ChaynicСпасибо мешать не буду.
 

To Chaynic
  Не могли бы Вы этот момент чуть более подробно описать? Интуитивно кажется, что если бы галактики разлетелись из одного центра, то картина все же должна различаться, смотрите Вы в сторону центра или от него. Если бы Вы смотрели от центра, то действительно картина должна меняться монотонно и однородно - в соответствии с законом Хаббла. Но если смотреть в сторону центра, то скорость разбегания галактик по ту сторону центра должна описываться совсем другой постоянной, значительно бОльшей. И наблюдая такую особенность можно было бы установить местоположение Центра, то есть, абсолютную систему отсчета. Пока же это никому не удалось. В чем тут дело?

Состав Вселенной до первых звезд
 
Как же выглядела Вселенная до появления первых звезд, какие объекты содержала? Очевидно, что благодаря первичному нуклеосинтезу, Вселенная заполнена частицами. Кроме того, вполне возможны и более сложные объекты.  
1.Количество барионов (в основном это протоны, нейтроны а также еще меньшая доля лития) во Вселенной  ~ 10^80 штук – т.е. наша Вселенная «весит» ~ 10^56 грамм. Электронов ровно столько же, сколько и протонов – суммарный заряд Вселенной считается равным нулю. Нейтронов примерно вчетверо меньше, чем протонов.
2.Антивещество, если и присутствует, то в гомеопатических дозах, его доля меньше 10^-4 по сравнению с веществом. Тем не менее, не исключена возможность, что несколько тысяч звезд нашей галактики Млечный Путь состоят из антивещества [Хлопов]. Проверить это на расстоянии очень трудно – ведь «антизвезды» светят тем же светом, что и обычные.
3.Космический вакуум заполнен реликтовыми фотонами, т.е. фотонами, которые остались от тех жарких денечков, когда Вселенная была молодой и горячей. Число реликтовых фотонов в 10^9 больше, чем число нуклонов.
4.Скрытая масса (темная материя) – по массе в несколько раз больше, чем масса нуклонов. Проявляется только за счет гравитации. Создана Природой исключительно для того, чтобы помочь нормальным частицам собраться в галактики и звезды. Из чего она состоит – до сих пор неизвестно.
5.Струны самого разного типа – вполне возможны. Чем меньше размер струн, тем большее их количество присутствует после окончания инфляции. Струны – объекты неустойчивые. Они очень быстро распадаются, в основном на волны того поля, из которого были сделаны. К нашему времени выживают лишь струны космологических масштабов, т.е. размером со Вселенную. В отличие от частиц, указанных выше, струны – объект гипотетический. Согласно многим моделям, они могут находиться в космическом пространстве, но не обязательно.  
6.Доменные стенки – это сложные полевые конфигурации, которые могут родиться в период инфляции, согласно многим современным моделям. Стенки, также как и струны, быстро распадаются и мы их вряд ли обнаружим. Впрочем, замкнутые стенки больших размеров, сразу после появления коллапсировали в первичные черные дыры.  
7.Первичные черные дыры. Раньше многие полагали, что черные дыры могли появляться только в результате коллапса звезд. Естественно, масса таких черных дыр должна быть сравнима с массой коллапсировавшей звезды. Потом стало понятно, что маленькие черные дыры могут рождаться при сжатии случайных сгустков скрытой массы, задолго до образования звезд. Но чем больше масса сгустка, тем меньше вероятность его случайного появления. Поэтому-то такие первичные черные дыры считались маленькими. Здесь критическим становится эффект, открытый С. Хокингом, - черные дыры медленно испаряются. Причем чем больше масса, тем медленнее. Расчеты показывают, что черные дыры с массой 10^15 грамм испаряются за 14 млрд. лет, т.е. за время жизни Вселенной. Это означает, что первичные черные дыры меньших масс уже испарились, а больших – еще существуют.  Но оказывается, замкнутые полевые стенки также способны коллапсировать в черные дыры, при этом масса последних теоретически ничем не ограничена. Возможно, что часть черных дыр, находящихся в центрах галактик, как раз такого происхождения.
8.Какую же картину увидит наблюдатель, окажись он в те времена в нашей Вселенной? Оказывается, не увидит ничего, кроме яркого, однородного фона! Пока протоны и электроны не объединились в атомы водорода, Вселенная непрозрачна для фотонов. Фотон, испущенный в каком либо процессе, начинает, конечно, двигаться прямолинейно, но встречает на своем пути множество заряженных частиц – протонов и электронов – и охотно взаимодействует с ними. При этом импульс фотона, а, значит, и направление его движения случайным образом меняется. Движение фотона становится похожим на движение броуновской частицы, и фотон движется внутри ограниченной области, там, где он был рожден. Но со временем происходят две вещи – температура Вселенной падает, и при 4000К электроны и протоны рекомбинируют в нейтральные атомы. Кроме того, длина волны фотонов со временем увеличивается и, к моменту образования атомов, последние взаимодействуют с фотонами как единые нейтральные объекты. Фотоны же крайне неохотно взаимодействуют с нейтральными объектами, поэтому прямолинейному движению фотона уже ничего не мешает. Вселенная становится прозрачной.  
 

To Gierus
  Боюсь, что это не совсем так. Это не способ описания. А именно расширение пространства. Иначе сложно объяснить закон Хаббла (увеличение скорости с расстоянием)? Да и ряд других явлений. Если бы это был инерциальный разлет, скорость в первом приближении не менялась бы, а во втором - уменьшалась из-за гравитации.
А впрочем, никто, и я тем более, не претендует на истину в последней инстанции. Я всего лишь излагаю мейнстрим. Если у вас есть альтернативное объяснение - милости прошу.  
Что такое упругие волны во Вселенной, я, простите, не понял. Единственное, что приходит в голову - старая шутка: "Я планирую занятся вакуумной акустикой".

А. Д. Чернин (ГАИШ МГУ)
 
КОМПАКТНАЯ, ДРУЖЕСТВЕННАЯ РАЗУМУ, ВСЕЛЕННАЯ
 
(Тезисы доклада на конференции SETI 2005, САО РАН, Нижний Архыз)  
 
Новейшие космологичееские наблюдения (WMAP, SN1a и др.) свидетельствуют:  
наша Вселенная устроена просто и экономно. Ее сопутствующее пространство практически евклидово, а полный объем конечен и не выходит за пределы области, принципиально доступной наблюдениям. Простым оказывается и энергетический состав Вселенной. Его не зависящий от времени рецепт, записанный на языке фридмановских интегралов, представляет собой равенство, по порядку величины, величин этих  интегралов, вычисленных по отдельности для четырех основных энергетических ингредиентов космоса -- вакуума, темного вещества, барионов и излучения. Равенство выражает новую внутреннюю (негеометрическую) симметрию мира. Компактность, простота и симметрия делают эту маленькую Вселенную эстетически привлекательной, предсказуемой, дружественной изучающему ее Разуму.
 

To Reader
  Позволю себе по этому поводу цитату:
"Все проще, чем Вы думаете, и одновременно сложнее, чем Вы можете вообразить".
И. В. Гете.
 

Эволюция звезд
 
В ходе эволюции звезды от ее рождения до смерти можно выделить три основных этапа. На первом этапе газо-пылевое облако начинает сжиматься под действием собственных гравитационных сил. Совсем не обязательно всему облаку сжиматься к одному центру. Чаще всего сжимается лишь некоторая область, в которой по тем или иным причинам увеличилась плотность газа. Это может происходить, например, из-за возникновения гравитационной неустойчивости системы, либо благодаря столкновению встречных потоков газа внутри облака. Частицы, ускоряясь к центру, сталкиваются, передавая свою кинетическую энергию другим молекулам газа и тем самым нагревая среду.  
Вначале тепловая энергия эффективно удаляется из облака и нагрев и рост давления незначительны. Газ продолжает свое движение к центру. Плотность образующегося сгустка газа быстро увеличивается, что приводит к быстрому уменьшению его прозрачности. Теперь тепло не выходит из системы и сгусток газа начинает нагреваться. Зарождение звезды началось.
Второй этап наступает, когда температура в центре протозвезды повышается до нескольких миллионов градусов, когда начинаются первые ядерные реакции. Протозвезда превращается в молодую звезду. Выделяющаяся в результате ядерных реакций энергия компенсирует затраты звезды на излучение с ее поверхности. Вместе с температурой растет и давление, которое теперь в состоянии противодействию гравитационному сжатию.
Сколько же времени тратит звезда на свое рождение? Ответ зависит от массы младенца. Более массивные рождаются быстрее. Например, Солнце рождалось 30 млн. лет, а в 3 раза более массивные – всего 100 тыс. лет. Красные карлики, масса которых на порядок меньше солнечной, рождаются 100 млн. лет, но и живут гораздо дольше. Причина такой разницы очевидна - медленное сжатие маломассивных газовых облаков.  Массивные же звезды иногда формируются так быстро, что звезда оказывается окружённой своей газовой оболочкой - газопылевым коконом. Таковым например является объект Беклина - Нейгебауэра в туманности Ориона. Температура кокона составляет 600К, хотя светимость звезды внутри него примерно в 2 тыс. раз больше солнечной. Излучение звезды потихоньку разрушает кокон.  
Когда в ходе ядерных реакций будет исчерпан водород, ядро сжимается, и при температуре 10^8 К  начинаются ядерные реакции с участием гелия, который превращается в углерод и кислород с небольшой примесью более тяжелых элементов. В результате, внутреннее давление возрастает настолько, что внешние слои удаляются от центра и увеличиваются в размерах. Звезда превращается в красного гиганта. Температура его поверхности не превышает 3000 K.
Затем, если звезда была массивной, она взрывается, а небольшие звезды типа нашего Солнца, после сброса внешних слоев, превращаются в белого карлика.
Последняя стадия эволюции звезды тесно связана с ее массой. Так, звезды с массами меньше 5-10 солнечных масс  оставляют после себя белые карлики и разлетающееся облако газа (планетарную туманность). Более массивные звезды в конце своего существования взрываются образуя т.н. сверхновые. В центре взрыва остается нейтронная звезда. Звезды еще большей массы после взрыва оставляют после себя черную дыру  

To Gierus
Может быть попробуете не высказывать свое недоумение, а поконкретней сформулировать вопросы, а я попробую, в меру своих слабых сил, ответить.
Иначе мне трудно определить из Вашего поста, что именно непонятно.
Например, по первому абзацу Вашего поста, я не понял - принимаете ли Вы, что скорости растут с расстоянием или нет? Если да, то другого объяснения, кроме расширения пространства, пока нет. Во всяком случае, я не встречал.
Далее Вы пишете, что "под пространством обычно понимают некую математическую абстракцию, арену, где происходят события". Эта точка зрения несколько устарела. Например, в модели де Ситера (1917 год) рассматривается поведение пространства в отсутствие каких либо тел, частиц, полей. Только вакуум. При "обычном" понимании - это все равно, что рассматривать поведение пустой арены.
В современной космологии пространство - это некий физический объект, свойства которого связаны с тем, что в нем находится. И оно может расширяться.
По поводу врыва в точке. Да, почти в точке, в достаточно малой области, размером порядка планковской длины (меньшие размеры пока никто обсуждать не рискует). В конце инфляции этот размер вырос до 1 см (встречаются и оценки в 1мм). И это вся наша нынешняя Вселенная, все пространство и все вещество. Затем она за время поряка 14 млрд лет расширилась до нынешнего состояния, несколько более удобного для нашего с вами проживания. Куда она расширилась, в какое другое пространство или надпространство? Пока не совсем понятно. Есть разные теории на этот счет, но пока нет критерия, по которому можно было бы выбрать наиболее предпочтительную.
 

To alar
С чего Вы взяли? И что Вы называете "несостоятельной теорией"?  

To Chaynic
Насколько я понимаю, теория БВ - это своеобразная реконструкция: берётся наблюдаемое движение (галактик), описывается некими уравнениями, потом эти уравнения обсчитываются назад по времени. Так?

To Chaynic
1. Начну с конца. Насчет пространства. Его физичности. Сдается мне, Вы телегу ставите впереди лошади. Повторю еще раз. Изначально (в СТО) пространство трактовалось, как МАТЕМАТИЧЕСКАЯ арена, на которой разыгрывались ФИЗИЧЕСКИЕ события. В таком пространстве вводилось такое понятие, как метрика - расстояние между двумя точками этого пространства. В ОТО, наряду с таким пространством, вводилось другое, в которое, как бы заключили часть физики, а именно, гравитацию. Поскольку в физике нельзя обойтись без измерений, то необходимо было ввести инструменты для таких измерений. В частности линейку - прибор, которым можно мерять расстояние до различных объектов. Было предложено в качестве такой линейки использовать свет. (Легко понять, что лучше линейки трудно придумать.) Измерение длины производится такой линейкой по измерению времени, которое свет проходит до объекта и обратно. Но вот беда - линейка оказалась кривой - в силу того, что фотоны обладают гравитационной массой, они притягиваются к массивным телам, мимо которых пролетают, из-за чего их траектория искажается и расстояние оказывается измеренным неправильно. Поэтому, чтобы точнее измерить расстояние, нужно учесть взаимодействие фотонов со всеми гравитационными массами, мимо которых фотон пролетает. Поэтому Эйнштейн поступил по другому. Чтобы каждый раз не решать задачу с учетом искривления траектории фотонов в гравитационном поле, он запихнул это поле в пространство. При этом пространство, вернее его метрика, описываемая тензором Римана-Кристофеля, стала "кривой", а фотон стал бегать как бы по прямой, не взаимодействуя с массами, но в таком кривом пространстве. Но самое главное, из того, что я сказал, заключается в том, что пространство кривое из-за того, что в нем присутствуют массы, а не наоборот. То есть метрику пространства (а это и есть пространство) определяют различные гравитационные массы, которые в нем распределены. Оно не существует отдельно от масс.