Номер 1, страница 289 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 8. Строение и эволюция Вселенной. Параграф 70. Рождение и эволюция Вселенной. Вопросы - номер 1, страница 289.

Условие.

1. Как зародилась наша Вселенная согласно теории Большого взрыва?

Решение.

1. Как зародилась наша Вселенная согласно теории Большого взрыва?

Теория Большого взрыва является основной космологической моделью, описывающей происхождение и эволюцию Вселенной. Согласно этой теории, около 13,8 миллиарда лет назад вся материя, энергия и само пространство-время были сжаты в чрезвычайно горячее и плотное состояние, известное как сингулярность. С этого момента Вселенная начала расширяться и остывать, что продолжается и по сей день. Важно понимать, что Большой взрыв — это не взрыв в существующем пространстве, а расширение самого пространства.

Эволюцию Вселенной можно разделить на несколько ключевых этапов. В самые первые мгновения, в планковскую эпоху (до $10^{-43}$ секунд), известные нам законы физики неприменимы. Предполагается, что все четыре фундаментальные силы природы — гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия — были объединены в одну.

Затем, в эпоху Великого объединения (до $10^{-36}$ с), гравитация отделилась от остальных сил. Далее последовала инфляционная эпоха (до $10^{-32}$ с), во время которой Вселенная испытала период сверхбыстрого, экспоненциального расширения, увеличившись в размерах на много порядков. Этот процесс объясняет наблюдаемую сегодня однородность и "плоскость" Вселенной.

После инфляции Вселенная представляла собой горячую кварк-глюонную плазму. По мере дальнейшего остывания (примерно через $10^{-6}$ секунд) кварки объединились в протоны и нейтроны. В этот период произошло событие, известное как барионная асимметрия: вещества образовалось немного больше, чем антивещества. В результате последующей аннигиляции остался небольшой избыток материи, из которой и состоит всё во Вселенной.

Примерно через 3 минуты после Большого взрыва началась эпоха первичного нуклеосинтеза. Температура упала достаточно для того, чтобы протоны и нейтроны начали сливаться, образуя ядра первых лёгких элементов, в основном водорода и гелия. Вселенная в это время была горячей, плотной и непрозрачной плазмой, состоящей из атомных ядер, свободных электронов и фотонов.

Спустя примерно 380 000 лет Вселенная остыла до температуры около $3000$ К. Это позволило электронам объединиться с ядрами и образовать первые нейтральные атомы — этот процесс называется рекомбинацией. В результате Вселенная стала прозрачной для света. Фотоны, которые до этого постоянно рассеивались на свободных электронах, смогли свободно распространяться в пространстве. Мы наблюдаем их сегодня как реликтовое излучение (космический микроволновый фон), которое является важнейшим подтверждением теории Большого взрыва.

После рекомбинации наступили "Тёмные века", так как не было звёзд, излучающих свет. Под действием гравитации вещество начало медленно сгущаться в тех областях, где плотность была чуть выше. Со временем из этих сгустков газа сформировались первые звёзды и галактики, которые своим излучением вновь ионизировали межзвёздный газ и положили конец Тёмным векам. С тех пор и до наших дней Вселенная продолжает расширяться, а в ней формируются всё более сложные структуры.

Ответ: Согласно теории Большого взрыва, наша Вселенная зародилась примерно 13,8 миллиарда лет назад из чрезвычайно плотного и горячего состояния (сингулярности). Она начала расширяться и остывать, что привело к последовательному формированию фундаментальных сил, элементарных частиц (с небольшим преобладанием вещества над антивеществом), лёгких атомных ядер, а затем и нейтральных атомов. Этот процесс расширения и гравитационного сжатия материи в конечном итоге привёл к образованию звёзд, галактик и той крупномасштабной структуры Вселенной, которую мы наблюдаем сегодня. Ключевыми доказательствами теории являются наблюдаемое расширение Вселенной (закон Хаббла) и существование реликтового излучения.