Что было до?. Артем Владимирович Пискунов

известные процессы во Вселенной начались с момента Большого взрыва – события, которое произошло около 13,8 миллиарда лет назад. Это был момент, когда вся энергия и материя были сосредоточены в чрезвычайно плотной и горячей точке сингулярности.

      Согласно законам физики, после взрыва началось стремительное расширение пространства, сопровождаемое охлаждением. В первые доли секунды произошёл инфляционный этап, в ходе которого Вселенная увеличилась в размерах в миллиарды раз. Именно в этот период зародились фундаментальные силы природы: гравитация, электромагнитное взаимодействие, слабое и сильное ядерное взаимодействия.

      По мере охлаждения Вселенной началась конденсация первичных частиц кварков, лептонов и фотонов. Со временем они сформировали протоны и нейтроны, которые, в свою очередь, образовали атомные ядра. Примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва, когда температура упала до 3000 К, произошла рекомбинация – электроны присоединились к ядрам, образовав первые атомы, в основном водорода и гелия.

      Под воздействием гравитации материя начала собираться в плотные структуры. Так возникли первые звёзды, галактики и скопления, которые стали строительными блоками макроскопической Вселенной.

      Ключевым принципом, определяющим эволюцию Вселенной, является второй закон термодинамики. Он утверждает, что энтропия3 – мера беспорядка в системе – неизбежно возрастает.

      В молодости Вселенная была в состоянии низкой энтропии, энергия концентрировалась в звёздах и других источниках. Но с течением времени звёзды сжигают своё топливо, превращая его в излучение, а гравитация перераспределяет материю, увеличивая беспорядок. Этот процесс приводит к постепенному переходу энергии из пригодных для работы форм (например, свет) в непригодные (например, тепло).

      Звёзды – основные источники энергии во Вселенной. Они преобразуют водород в гелий через термоядерный синтез, излучая огромное количество энергии. Однако запасы водорода конечны. По мере того как звёзды выгорают, Вселенная теряет яркость.

      После того как звёзды сгорят, останутся их остатки, белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Эти объекты будут медленно остывать и терять энергию. Большая часть материи распадётся на стабильные элементарные частицы.

      Чёрные дыры, согласно теории Хокинга, испаряются через излучение Хокинга4. Этот процесс крайне медленный, но в конечном итоге и чёрные дыры исчезнут, высвободив последние остатки энергии.

      Тепловая смерть – это гипотетическое состояние, при котором Вселенная достигнет максимальной энтропии. Все процессы, связанные с передачей энергии, прекратятся, так как температура и плотность энергии станут однородными повсюду.

      В этом состоянии не останется источников свободной энергии для работы или жизни. Материя перестанет взаимодействовать, так как не будет значительных температурных

3

Широко используемый в естественных и точных науках термин (впервые введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы), обозначающий меру необратимого рассеивания энергии или бесполезности энергии (потому что не всю энергию системы можно использовать для превращения в какую-нибудь полезную работу)

4

Гипотетический процесс излучения чёрной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов; назван в честь Стивена Хокинга.