Произход на Земята (От Големия взрив до появата на Земята). Суперсила

Дори съвременните учени не могат да кажат със сигурност какво е имало във Вселената преди Големия взрив. Има няколко хипотези, които повдигат завесата на тайната над един от най-сложните проблеми на Вселената.

Произход на материалния свят

До 20 век имаше само двама привърженици на религиозната гледна точка, които вярваха, че светът е създаден от Бог. Учените, напротив, отказаха да признаят изкуствената природа на Вселената. Физиците и астрономите бяха привърженици на идеята, че космосът винаги е съществувал, светът е бил статичен и всичко ще остане същото, както преди милиарди години.

Ускореният научен прогрес в началото на века обаче доведе до факта, че изследователите имаха възможност да изучават извънземни пространства. Някои от тях бяха първите, които се опитаха да отговорят на въпроса какво е имало във Вселената преди Големия взрив.

Изследване на Хъбъл

20-ти век унищожи много теории от минали епохи. В освободеното пространство се появиха нови хипотези, които обясняваха неразбираеми досега мистерии. Всичко започна с факта, че учените установиха факта на разширяването на Вселената. Това е направено от Едуин Хъбъл. Той откри, че далечните галактики се различават по своята светлина от онези космически купове, които са по-близо до Земята. Откриването на този модел формира основата на закона за разширението на Едуин Хъбъл.

Големият взрив и произходът на Вселената бяха изследвани, когато стана ясно, че всички галактики „избягат“ от наблюдателя, независимо къде се намира той. Как би могло да се обясни това? Тъй като галактиките се движат, това означава, че те се тласкат напред от някакъв вид енергия. Освен това физиците са изчислили, че някога всички светове са били разположени в една точка. Поради известен тласък те започнаха да се движат във всички посоки с невъобразима скорост.

Това явление е наречено „Големият взрив“. И произходът на Вселената беше обяснен именно с помощта на теорията за това древно събитие. Кога се случи това? Физиците определиха скоростта на движение на галактиките и изведоха формула, която използваха за изчисляване кога е настъпил първоначалният „тласък“. Никой не може да даде точни числа, но приблизително това явление се е случило преди около 15 милиарда години.

Появата на теорията за Големия взрив

Фактът, че всички галактики са източници на светлина, означава, че Големият взрив е освободил огромно количество енергия. Тя беше тази, която роди самата яркост, която световете губят, когато се отдалечават от епицентъра на случилото се. Теорията за Големия взрив е доказана за първи път от американските астрономи Робърт Уилсън и Арно Пензиас. Те откриха електромагнитно космическо микровълново фоново лъчение, чиято температура беше три градуса по скалата на Келвин (т.е. -270 по Целзий). Това откритие подкрепя идеята, че Вселената първоначално е била изключително гореща.

Теорията за Големия взрив отговори на много въпроси, формулирани през 19 век. Сега обаче се появиха нови. Например какво е имало във Вселената преди Големия взрив? Защо е толкова хомогенно, докато при такова огромно освобождаване на енергия веществото трябва да се разпръсне неравномерно във всички посоки? Откритията на Уилсън и Арно поставят под съмнение класическата евклидова геометрия, тъй като е доказано, че пространството има нулева кривина.

Инфлационна теория

Новите поставени въпроси показаха, че съвременната теория за произхода на света е фрагментарна и непълна. Дълго време обаче изглеждаше, че ще бъде невъзможно да се премине отвъд това, което беше открито през 60-те години. И само съвсем скорошни изследвания на учени направиха възможно формулирането на нов важен принцип за теоретичната физика. Това беше феноменът на свръхбързото инфлационно разширяване на Вселената. Той е изследван и описан с помощта на квантовата теория на полето и общата теория на относителността на Айнщайн.

И така, какво е имало във Вселената преди Големия взрив? Съвременната наука нарича този период „инфлация“. В началото имаше само поле, което изпълваше цялото въображаемо пространство. Може да се сравни със снежна топка, хвърлена по склона на снежна планина. Бучката ще се търкаля надолу и ще се увеличава по размер. По същия начин полето, поради случайни колебания, промени структурата си за невъобразимо време.

Когато се образува хомогенна конфигурация, възниква реакция. Той съдържа най-големите мистерии на Вселената. Какво се случи преди Големия взрив? Инфлационно поле, което изобщо не приличаше на сегашната материя. След реакцията започва растежът на Вселената. Ако продължим аналогията със снежна топка, тогава след първата се търкаляха други снежни топки, които също се увеличаваха по размер. Моментът на Големия взрив в тази система може да се сравни с втория, когато огромен блок падна в бездната и накрая се сблъска със земята. В този момент се освободи колосално количество енергия. Все още не може да се изчерпи. Именно поради продължаването на реакцията от експлозията нашата Вселена расте днес.

Материя и поле

Сега Вселената се състои от невъобразим брой звезди и други космически тела. Този агрегат от материя излъчва огромна енергия, което противоречи на физическия закон за запазване на енергията. Какво пише? Същността на този принцип се свежда до факта, че за безкраен период от време количеството енергия в системата остава непроменено. Но как може това да се впише в нашата Вселена, която продължава да се разширява?

Инфлационната теория успя да отговори на този въпрос. Изключително рядко се случва подобни мистерии на Вселената да бъдат разгадани. Какво се случи преди Големия взрив? Инфлационно поле. След възникването на света познатата ни материя зае своето място. Но освен него във Вселената има и нещо, което има отрицателна енергия. Свойствата на тези две същности са противоположни. Това компенсира енергията, идваща от частици, звезди, планети и друга материя. Тази връзка също обяснява защо Вселената все още не се е превърнала в черна дупка.

Когато Големият взрив се случи за първи път, светът беше твърде малък, за да може нещо да се срине. Сега, когато Вселената се разшири, в определени части от нея се появиха локални черни дупки. Тяхното гравитационно поле поглъща всичко около тях. Дори светлината не може да излезе от него. Ето защо тези дупки стават черни.

Разширяване на Вселената

Дори въпреки теоретичната обосновка на инфлационната теория, все още не е ясно как е изглеждала Вселената преди Големия взрив. Човешкото въображение не може да си представи тази картина. Факт е, че инфлационното поле е неосезаемо. Не може да се обясни с обичайните закони на физиката.

Когато настъпи Големият взрив, инфлационното поле започна да се разширява със скорост, която надвишава скоростта на светлината. Според физическите показатели във Вселената няма нищо материално, което да се движи по-бързо от този показател. Светлината се разпространява в съществуващия свят в невероятни количества. Инфлационното поле се разпространи с още по-голяма скорост, именно поради нематериалния си характер.

Текущо състояние на Вселената

Настоящият период от еволюцията на Вселената е идеално подходящ за съществуване на живот. За учените е трудно да определят колко дълго ще продължи този период от време. Но ако някой предприеме подобни изчисления, получените цифри са не по-малко от стотици милиарди години. За един човешки живот такъв сегмент е толкова голям, че дори в математическото смятане трябва да се запише със степени. Настоящето е проучено много по-добре от праисторията на Вселената. Случилото се преди Големия взрив във всеки случай ще остане само обект на теоретични изследвания и смели изчисления.

В материалния свят дори времето остава относителна ценност. Например квазарите (вид астрономически обект), съществуващи на разстояние 14 милиарда светлинни години от Земята, са с 14 милиарда светлинни години зад нашето обичайно „сега“. Тази времева разлика е огромна. Трудно е да се дефинира дори математически, да не говорим за факта, че е просто невъзможно ясно да си представим такова нещо с помощта на човешкото въображение (дори и най-пламенното).

Съвременната наука може теоретично да си обясни целия живот на нашия материален свят, като се започне от първите части от секундите от неговото съществуване, когато току-що се случи Големият взрив. Пълната история на Вселената все още се актуализира. Астрономите откриват удивителни нови факти с помощта на модернизирано и подобрено изследователско оборудване (телескопи, лаборатории и др.).

Има обаче и феномени, които все още не са разбрани. Такова бяло петно ​​например е неговата тъмна енергия. Същността на тази скрита маса продължава да вълнува съзнанието на най-образованите и напреднали физици на нашето време. Освен това не се е появила единна гледна точка относно причините, поради които във Вселената все още има повече частици, отколкото античастици. По този въпрос са формулирани няколко фундаментални теории. Някои от тези модели са най-популярни, но никой от тях все още не е приет от международната научна общност като

В мащаба на универсалното познание и колосалните открития на 20 век тези пропуски изглеждат съвсем незначителни. Но историята на науката показва със завидна редовност, че обяснението на такива „малки“ факти и явления става основа за цялостното разбиране на човечеството за дисциплината като цяло (в случая говорим за астрономия). Следователно бъдещите поколения учени със сигурност ще имат какво да правят и какво да открият в областта на познанието за природата на Вселената.

Идеята за развитието на Вселената естествено доведе до формулирането на проблема за началото на еволюцията (раждането) на Вселената и нейния край (смърт). Понастоящем има няколко космологични модела, които обясняват определени аспекти от възникването на материята във Вселената, но те не обясняват причините и процеса на раждането на самата Вселена. От целия набор от съвременни космологични теории само теорията за Големия взрив на Г. Гамов е успяла да обясни задоволително почти всички факти до момента. Основните характеристики на модела на Големия взрив са запазени и до днес, въпреки че по-късно са допълнени от теорията за инфлацията или теорията за раздуващата се Вселена, разработена от американските учени А. Гут и П. Щайнхард и допълнена от Съветският физик A.D. Линда.

През 1948 г. изключителният американски физик от руски произход Г. Гамов предположи, че физическата Вселена се е образувала в резултат на гигантска експлозия, настъпила преди около 15 милиарда години. Тогава цялата материя и цялата енергия на Вселената бяха концентрирани в една малка свръхплътна бучка. Ако вярвате на математическите изчисления, тогава в началото на разширяването радиусът на Вселената беше напълно равен на нула, а плътността му беше равна на безкрайност. Това първоначално състояние се нарича сингулярност – точков обем с безкрайна плътност. Известните закони на физиката не се прилагат в единичност. В това състояние понятията пространство и време губят значението си, така че няма смисъл да се питаме къде е била тази точка. Също така съвременната наука не може да каже нищо за причините за появата на това състояние.

Въпреки това, според принципа на неопределеността на Хайзенберг, материята не може да бъде компресирана в една точка, така че се смята, че Вселената в първоначалното си състояние е имала определена плътност и размер. Според някои изчисления, ако цялата материя в наблюдаваната Вселена, която се оценява на приблизително 1061 g, се компресира до плътност от 1094 g/cm3, тя ще заеме обем от около 10-33 cm3. Би било невъзможно да се види с електронен микроскоп. Дълго време не можеше да се каже нищо за причините за Големия взрив и прехода на Вселената към разширение. Но днес се появиха някои хипотези, които се опитват да обяснят тези процеси. Те са в основата на инфлационния модел на развитие на Вселената.

Основната идея на концепцията за Големия взрив е, че Вселената в ранните етапи на своето възникване е имала нестабилно вакуумно състояние с висока енергийна плътност. Тази енергия произхожда от квантово излъчване, т.е. сякаш от нищото. Факт е, че във физическия вакуум няма фиксирани частици, полета и вълни, но той не е безжизнена празнота. Във вакуум има виртуални частици, които се раждат, имат мимолетно съществуване и веднага изчезват. Следователно вакуумът е изпълнен с виртуални частици и сложни взаимодействия между тях. Освен това енергията, съдържаща се във вакуума, се намира, така да се каже, на различните му етажи, т.е. има феномен на разлики в енергийните нива на вакуума.

Докато вакуумът е в равновесно състояние, в него съществуват само виртуални частици, които за кратък период от време заемат енергия от вакуума, за да се родят, и бързо връщат заетата енергия, за да изчезнат. Когато по някаква причина вакуумът в някаква начална точка (сингулярност) се възбуди и излезе от състоянието на равновесие, тогава виртуалните частици започнаха да улавят енергия без откат и се превърнаха в реални частици. В определена точка в пространството се образуваха огромен брой реални частици заедно с енергията, свързана с тях. Когато възбуденият вакуум се срути, се освободи гигантска радиационна енергия и суперсилата компресира частиците в свръхплътна материя. Екстремни условия, когато дори пространство-времето е деформирано, предполагат, че вакуумът също е бил в специално състояние, което се нарича "фалшив" вакуум. Характеризира се с изключително висока плътност на енергията, която съответства на изключително висока плътност на материята. В това състояние на материята в нея могат да възникнат силни напрежения и отрицателни налягания, еквивалентни на гравитационно отблъскване с такава величина, че да причини неконтролираното и бързо разширяване на Вселената - Големия взрив. Това беше първоначалният тласък, „началото“ на нашия свят.

От този момент започва бързото разширяване на Вселената, възниква времето и пространството. По това време има неконтролируемо раздуване на ембрионите на една или няколко вселени, които могат да се различават една от друга по своите фундаментални константи и закони.

Според различни оценки периодът на „инфлация“, който протича експоненциално, отнема невъобразимо кратък период от време - до 10-33 s след „старта“. Нарича се инфлационен период. През това време размерът на Вселената се е увеличил 1050 пъти, от една милиардна от размера на протон до размера на кибритена кутийка.

Към края на фазата на надуване Вселената беше празна и студена, но когато инфлацията пресъхна, Вселената изведнъж стана изключително „гореща“. Този изблик на топлина, който освети пространството, се дължи на огромните запаси от енергия, съдържащи се във „фалшивия“ вакуум. Това състояние на вакуум е много нестабилно и има тенденция да се разпада. Когато разпадането приключи, отблъскването изчезва и инфлацията свършва. И енергията, свързана под формата на много реални частици, се освобождава под формата на радиация, моментално нагрявайки Вселената до 1027 K. От този момент нататък Вселената се развива според стандартната теория за „горещия“ Голям взрив. След Големия взрив Вселената е плазма от елементарни частици и техните античастици, които свободно се трансформират една в друга. В този съсирек имаше само гравитационни и големи взаимодействия. След това Вселената започва да се разширява, като в същото време нейната плътност и температура намаляват. По-нататъшното развитие на Вселената беше съпроводено, от една страна, от диференциация, а от друга страна, от усложняване на нейните структури. Етапите на еволюцията на Вселената се различават по характеристиките на взаимодействието на елементарните частици и се наричат ​​ери. Най-важните промени отнеха по-малко от три минути.

Адронната ера е продължила 10-7 s. На този етап температурата пада до 1013 K. В същото време се появяват и четирите фундаментални взаимодействия, свободното съществуване на кварките се прекратява, те се сливат в адрони, най-важните сред които са протоните и неутроните. Най-значимото събитие беше глобалното нарушаване на симетрията, настъпило в първите моменти от съществуването на нашата Вселена. Броят на частиците се оказа малко по-голям от броя на античастиците. Причините за тази асиметрия все още не са известни. В общата плазмена бучка за всеки милиард двойки частици и античастици имаше още една частица; тя нямаше достатъчно двойки за анихилация. Това определя по-нататъшното възникване на материалната Вселена с галактики, звезди, планети и разумни същества на някои от тях.

Лептонната ера продължи до 1 s след началото. Температурата на Вселената падна до 1010 K. Основните й елементи бяха лептони, които участваха във взаимните трансформации на протони и неутрони. В края на тази ера материята стана прозрачна за неутриното, те престанаха да взаимодействат с материята и оттогава оцеляха до днес.

Ерата на радиацията (фотонната ера) е продължила 1 милион години. През това време температурата на Вселената се понижава от 10 милиарда K до 3000 K. През този етап се извършват най-важните процеси на първичен нуклеосинтез за по-нататъшната еволюция на Вселената - комбинацията от протони и неутрони (има около 8 пъти по-малко от тях от протоните) в атомни ядра. В края на този процес материята на Вселената се състои от 75% протони (водородни ядра), около 25% са ядра на хелий, стотни от процента са деутерий, литий и други леки елементи, след което Вселената става прозрачна за фотоните , тъй като радиацията се отделя от веществата и образува това, което в нашата ера се нарича реликтово излъчване.

След това, в продължение на почти 500 хиляди години, не настъпват качествени промени - има бавно охлаждане и разширяване на Вселената. Въпреки че оставаше хомогенна, Вселената ставаше все по-разредена. Когато се охлади до 3000 K, ядрата на водородните и хелиевите атоми вече могат да уловят свободни електрони и да се трансформират в неутрални водородни и хелиеви атоми. В резултат на това се образува хомогенна Вселена, която представлява смес от три почти невзаимодействащи вещества: барионна материя (водород, хелий и техните изотопи), лептони (неутрино и антинеутрино) и радиация (фотони). По това време вече нямаше високи температури и високо налягане. Изглеждаше, че в бъдеще Вселената ще претърпи допълнително разширяване и охлаждане, образуването на „лептонна пустиня“ - нещо като термична смърт. Но това не се случи; напротив, имаше скок, който създаде съвременната структурна Вселена, което според съвременните оценки отне от 1 до 3 милиарда години.

Астрономите смятат, че нашият свят е възникнал в резултат на Големия взрив. Експлодирайки, гигантската огнена топка разпръсна материя и енергия в пространството, които впоследствие се кондензираха, образувайки милиарди звезди, които на свой ред се сляха в множество галактики.

Теория за Големия взрив.

Теорията, следвана от повечето съвременни учени, гласи, че Вселената се е образувала в резултат на така наречения Голям взрив. Невероятно горещо огнено кълбо, чиято температура достигна милиарди градуси, в един момент избухна и разпръсна потоци от енергия и частици материя във всички посоки, като им даде колосално ускорение.
Всяко вещество се състои от малки частици - атоми. Атомите са най-малките материални частици, които могат да участват в химични реакции. Те обаче от своя страна се състоят от още по-малки, елементарни частици. В света има много разновидности на атоми, които се наричат ​​химични елементи. Всеки химичен елемент съдържа атоми с определен размер и тегло и е различен от другите химични елементи. Следователно по време на химични реакции всеки химичен елемент се държи само по свой начин. Всичко във Вселената, от най-големите галактики до най-малките живи организми, се състои от химически елементи.

След Големия взрив.

Тъй като огненото кълбо, което се разпадна при Големия взрив, беше толкова горещо, малките частици материя първоначално бяха твърде енергични, за да се комбинират една с друга, за да образуват атоми. След около милион години обаче температурата на Вселената падна до 4000 "C и от елементарни частици започнаха да се образуват различни атоми. Първо се появиха най-леките химични елементи - хелий и водород. Постепенно Вселената се охлаждаше все повече и повече и По-тежки елементи се образуват и до днес в дълбините на звездите, като например нашето Слънце.
Вселената изстиваше. Новообразуваните атоми се събраха в гигантски облаци от прах и газ. Частиците прах се сблъскаха една с друга и се сляха в едно цяло. Гравитационните сили привличат малки обекти към по-големи. В резултат на това във Вселената с течение на времето са се образували галактики, звезди и планети.

Земята има разтопено ядро, богато на желязо и никел. Земната кора се състои от по-леки елементи и изглежда, че плава върху повърхността на частично разтопени скали, които образуват мантията на Земята.

Разширяваща се Вселена.

Големият взрив се оказа толкова мощен, че цялата материя на Вселената се разпръсна в космоса с голяма скорост. Освен това Вселената продължава да се разширява и до днес. Можем да кажем това с увереност, защото далечните галактики все още се отдалечават от нас, а разстоянията между тях непрекъснато се увеличават. Това означава, че някога галактиките са били разположени много по-близо една до друга, отколкото днес.

Никой не знае как точно се е формирала слънчевата система. Водещата теория е, че Слънцето и планетите са се образували от въртящ се облак от космически газ и прах. По-плътните части на този облак с помощта на гравитационните сили привличаха все повече материя отвън. В резултат на това Слънцето и всичките му планети възникнаха от него.

Микровълни от миналото.

Въз основа на предположението, че Вселената се е образувала в резултат на „горещ“ Голям взрив, тоест тя е възникнала от гигантска огнена топка, учените се опитаха да изчислят до каква степен би трябвало да се е охладила досега. Те заключиха, че температурата на междугалактическото пространство трябва да бъде около -270°C. Учените определят и температурата на Вселената по интензивността на микровълновото (топлинно) излъчване, идващо от дълбините на космоса. Извършените измервания потвърдиха, че наистина е приблизително -270 "C.

На колко години е Вселената?

За да разберат разстоянието до определена галактика, астрономите определят нейния размер, яркост и цвят на светлината, която излъчва. Ако теорията за Големия взрив е вярна, тогава това означава, че всички съществуващи галактики първоначално са били събрани в една супер плътна и гореща огнена топка. Просто трябва да разделите разстоянието от една галактика до друга на скоростта, с която се отдалечават една от друга, за да установите преди колко време са образували едно цяло. Това ще бъде възрастта на Вселената. Разбира се, този метод не позволява да се получат точни данни, но все пак дава основание да се смята, че възрастта на Вселената е от 12 до 20 милиарда години.

Поток от лава изтича от кратера на вулкана Килауеа, разположен на остров Хавай. Когато лавата достигне повърхността на Земята, тя се втвърдява, образувайки нови скали.

Образуване на Слънчевата система.

Галактиките вероятно са се образували около 1 до 2 милиарда години след Големия взрив, а слънчевата система е възникнала около 8 милиарда години по-късно. В крайна сметка материята не е била разпределена равномерно в пространството. Плътните зони, благодарение на гравитационните сили, привличат все повече прах и газ. Размерът на тези зони нараства бързо. Те се превърнаха в гигантски въртящи се облаци от прах и газ - така наречените мъглявини.
Една такава мъглявина - а именно слънчевата мъглявина - кондензира и образува нашето Слънце. От други части на облака се появиха бучки материя, които се превърнаха в планети, включително Земята. Те бяха задържани в техните слънчеви орбити от мощното гравитационно поле на Слънцето. Тъй като гравитационните сили притегляха частици слънчева материя все по-близо една до друга, Слънцето ставаше по-малко и по-плътно. В същото време в слънчевото ядро ​​възникна чудовищно налягане. Тя се преобразува в колосална топлинна енергия, което от своя страна ускорява протичането на термоядрените реакции вътре в Слънцето. В резултат на това се образуваха нови атоми и се отдели още повече топлина.

Появата на условия на живот.

Приблизително същите процеси, макар и в много по-малък мащаб, се случиха на Земята. Земното ядро ​​бързо се свиваше. Поради ядрените реакции и разпадането на радиоактивните елементи в недрата на Земята се отделя толкова много топлина, че образувалите я скали се стопяват. По-леки вещества, богати на силиций, подобен на стъкло минерал, отделен от по-плътното желязо и никел в земното ядро, за да образуват първата кора. След около милиард години, когато Земята се охлади значително, земната кора се втвърди в здрава външна обвивка на нашата планета, състояща се от твърди скали.
Когато Земята се охлади, тя изхвърли много различни газове от ядрото си. Това обикновено се случва по време на вулканични изригвания. Леките газове, като водород или хелий, са избягали предимно в открития космос. Гравитационната сила на Земята обаче беше достатъчно силна, за да задържи по-тежки газове близо до нейната повърхност. Те формират основата на земната атмосфера. Част от водните пари от атмосферата се кондензираха и на Земята се появиха океани. Сега нашата планета беше напълно готова да се превърне в люлка на живота.

Раждането и смъртта на скалите.

Сушата на Земята се формира от твърди скали, често покрити със слой почва и растителност. Но откъде идват тези скали? Нови скали се образуват от материал, роден дълбоко в Земята. В долните слоеве на земната кора температурата е много по-висока, отколкото на повърхността, а скалите, които ги изграждат, са под огромно налягане. Под въздействието на топлина и натиск скалите се огъват и омекват или дори напълно се стопяват. След като в земната кора се образува слабо място, разтопената скала - наречена магма - изригва на повърхността на Земята. Магмата изтича от вулканични отвори под формата на лава и се разпространява върху голяма площ. Когато лавата се втвърди, тя се превръща в твърда скала.

Експлозии и огнени фонтани.

В някои случаи раждането на скалите е придружено от грандиозни катаклизми, в други се случва тихо и незабелязано. Има много разновидности на магмата и те образуват различни видове скали. Например базалтовата магма е много течна, лесно излиза на повърхността, разпространява се в широки потоци и бързо се втвърдява. Понякога той избухва от кратера на вулкан като ярък „огнен фонтан“ - това се случва, когато земната кора не може да издържи натиска му.
Други видове магма са много по-дебели: тяхната плътност или консистенция е по-скоро като черна меласа. Газовете, съдържащи се в такава магма, трудно си проправят път към повърхността през нейната плътна маса. Спомнете си колко лесно въздушните мехурчета излизат от врящата вода и колко по-бавно става това, когато загрявате нещо по-гъсто, като желе. Тъй като по-плътната магма се издига по-близо до повърхността, налягането върху нея намалява. Газовете, разтворени в него, са склонни да се разширяват, но не могат. Когато магмата най-накрая избухне, газовете се разширяват толкова бързо, че възниква огромна експлозия. Лава, скални отломки и пепел излитат във всички посоки като снаряди, изстреляни от оръдие. Подобно изригване е имало през 1902 г. на остров Мартиника в Карибско море. Катастрофалното изригване на вулкана Моптап-Пеле унищожи напълно пристанището Септ-Пиер. Загиват около 30 000 души.

Образуване на кристали.

Скалите, които се образуват от охлаждаща лава, се наричат ​​вулканични или магмени скали. Докато лавата се охлажда, минералите, съдържащи се в разтопената скала, постепенно се превръщат в твърди кристали. Ако лавата се охлади бързо, кристалите нямат време да растат и остават много малки. Подобно нещо се случва при образуването на базалт. Понякога лавата се охлажда толкова бързо, че произвежда гладка, стъклена скала, която изобщо не съдържа кристали, като обсидиан (вулканично стъкло). Това обикновено се случва по време на подводно изригване или когато малки частици лава се изхвърлят от кратера на вулкана високо в студения въздух.

Ерозия и изветряне на скали в каньоните Cedar Breaks, Юта, САЩ. Тези каньони са се образували в резултат на ерозионното действие на реката, която е прокарала своя канал през слоеве от седиментни скали, „изцедени“ нагоре от движенията на земната кора. Оголените планински склонове постепенно се ерозираха и върху тях скалните отломки образуваха скални сипеи. Всред тези сипеи стърчат издатини от все още здрави скали, които оформят ръбовете на каньоните.

Свидетелство за миналото.

Размерът на кристалите, съдържащи се във вулканичните скали, ни позволява да преценим колко бързо се е охладила лавата и на какво разстояние от повърхността на Земята е лежала. Ето парче гранит, както изглежда в поляризирана светлина под микроскоп. Различните кристали имат различни цветове в това изображение.

Гнайсът е метаморфна скала, образувана от седиментна скала под въздействието на топлина и налягане. Моделът от многоцветни ивици, който виждате на това парче гнайс, ви позволява да определите посоката, в която земната кора, движейки се, е притиснала скалните слоеве. Така придобиваме представа за събитията, случили се преди 3,5 милиарда години.
По гънки и разломи (разломи) в скалите можем да преценим в каква посока са действали колосални напрежения в земната кора в отдавна отминали геоложки епохи. Тези гънки са възникнали в резултат на планиностроителни движения на земната кора, започнали преди 26 милиона години. На тези места чудовищни ​​сили компресираха слоеве от седиментни скали - и се образуваха гънки.
Магмата не винаги достига земната повърхност. Може да се задържи в долните слоеве на земната кора и след това да се охлади много по-бавно, образувайки възхитителни големи кристали. Така възниква гранитът. Размерът на кристалите в някои камъчета ни позволява да установим как тази скала се е образувала преди много милиони години.

Худус, Алберта, Канада. Дъждът и пясъчните бури разрушават меките скали по-бързо от твърдите, което води до изпъкналости (издатини) с причудливи очертания.

Седиментни "сандвичи".

Не всички скали са вулканични, като гранит или базалт. Много от тях имат много слоеве и приличат на огромна купчина сандвичи. Някога те са били образувани от други скали, разрушени от вятър, дъжд и реки, чиито фрагменти са били измити в езера или морета и са се утаили на дъното под водния стълб. Постепенно се натрупва огромно количество такива валежи. Те се натрупват един върху друг, образувайки пластове с дебелина стотици и дори хиляди метри. Водата на езеро или море притиска тези отлагания с колосална сила. Водата вътре в тях се изцежда и те се пресоват в плътна маса. В същото време минералните вещества, предварително разтворени в изцедената вода, сякаш циментират цялата тази маса и в резултат на това от нея се образува нова скала, която се нарича седиментна.
Както вулканичните, така и седиментните скали могат да бъдат изтласкани нагоре под въздействието на движенията на земната кора, образувайки нови планински системи. Колосални сили участват във формирането на планините. Под тяхно влияние скалите или се нагряват силно, или се компресират чудовищно. В същото време те се трансформират - трансформират: един минерал може да се превърне в друг, кристалите се сплескват и приемат различна подредба. В резултат на това на мястото на една скала се появява друга. Скалите, образувани от трансформацията на други скали под въздействието на горните сили, се наричат ​​метаморфни.

Нищо не трае вечно, дори планините.

На пръв поглед нищо не може да бъде по-здраво и издръжливо от огромна планина. Уви, това е само илюзия. Въз основа на геоложки времеви мащаби от милиони и дори стотици милиони години, планините изглеждат толкова преходни, колкото всичко останало, включително вас и мен.
Всяка скала, веднага щом започне да бъде изложена на атмосферата, моментално ще се срути. Ако погледнете прясно парче скала или натрошено камъче, ще видите, че новообразуваната повърхност на скалата често е с напълно различен цвят от старата, която е била във въздуха дълго време. Това се дължи на влиянието на кислорода, съдържащ се в атмосферата, а в много случаи и на дъждовната вода. Поради тях на повърхността на скалата протичат различни химични реакции, които постепенно променят нейните свойства.
С течение на времето тези реакции причиняват освобождаване на минералите, които държат скалата заедно, и тя започва да се разпада. В скалата се образуват малки пукнатини, които позволяват на водата да проникне. Когато тази вода замръзне, тя се разширява и разкъсва скалата отвътре. Когато ледът се стопи, такава скала просто ще се разпадне. Съвсем скоро падналите скални късове ще бъдат отнесени от дъждовете. Този процес се нарича ерозия.

Ледникът Muir в Аляска. Разрушителното въздействие на ледника и замръзналите в него камъни отдолу и отстрани постепенно причинява ерозия на стените и дъното на долината, по която се движи. В резултат на това върху леда се образуват дълги ивици от скални късове - т. нар. морени. Когато два съседни ледника се слеят, техните морени също се съединяват.

Водата е разрушител.

Парчета разрушена скала в крайна сметка се озовават в реките. Течението ги влачи по коритото на реката и ги унищожава в скалата, която образува самото корито, докато оцелелите фрагменти най-накрая намерят тихо убежище на дъното на езеро или море. Замръзналата вода (лед) има още по-голяма разрушителна сила. Ледниците и ледените покривки влачат след себе си много големи и малки скални късове, замръзнали в ледените им страни и кореми. Тези фрагменти правят дълбоки бразди в скалите, по които се движат ледниците. Ледникът може да транспортира скални фрагменти, които падат върху него, на стотици километри.

Скулптури, създадени от вятъра

Вятърът също разрушава скалите. Това се случва особено често в пустините, където вятърът носи милиони малки песъчинки. Пясъчните зърна са съставени предимно от кварц, изключително издръжлив минерал. Вихрушка от пясъчни зърна се удря в скалите, избивайки все повече и повече песъчинки от тях.
Често вятърът натрупва пясък в големи пясъчни хълмове или дюни. Всеки порив на вятъра отлага нов слой пясъчни зърна върху дюните. Разположението на склоновете и стръмността на тези пясъчни хълмове позволяват да се прецени посоката и силата на вятъра, който ги е създал.

Ледниците издълбават дълбоки U-образни долини по пътя си. В Нантфранкон, Уелс, ледниците изчезнаха в праисторически времена, оставяйки след себе си широка долина, която очевидно е твърде голяма за малката река, която сега тече през нея. Малкото езеро на преден план е блокирано от ивица особено здрава скала.

Теорията за Големия взрив се превърна в почти толкова широко приет космологичен модел, колкото въртенето на Земята около Слънцето. Според теорията преди около 14 милиарда години спонтанни вибрации в абсолютната празнота са довели до появата на Вселената. Нещо, сравнимо по размер със субатомна частица, се разширява до невъобразими размери за част от секундата. Но в тази теория има много проблеми, с които физиците се борят, излагайки все повече и повече нови хипотези.

Какво не е наред с теорията за големия взрив

От теорията следваче всички планети и звезди са се образували от прах, разпръснат из космоса в резултат на експлозия. Но какво го предшества не е ясно: тук нашият математически модел на пространство-времето спира да работи. Вселената е възникнала от първоначално сингулярно състояние, към което съвременната физика не може да бъде приложена. Теорията също така не разглежда причините за сингулярността или материята и енергията за нейното възникване. Смята се, че отговорът на въпроса за съществуването и произхода на първоначалната сингулярност ще бъде даден от теорията на квантовата гравитация.

Повечето космологични модели предсказватче цялата Вселена е много по-голяма от наблюдаваната част - сферична област с диаметър приблизително 90 милиарда светлинни години. Ние виждаме само тази част от Вселената, светлината от която успя да достигне до Земята за 13,8 милиарда години. Но телескопите стават все по-добри, откриваме все по-далечни обекти и няма причина да смятаме, че този процес ще спре.

След Големия взрив Вселената се разширява с ускоряваща се скорост.Най-трудната мистерия на съвременната физика е въпросът какво причинява ускорението. Според работната хипотеза Вселената съдържа невидим компонент, наречен „тъмна енергия“. Теорията за Големия взрив не обяснява дали Вселената ще се разширява безкрайно и ако да, до какво ще доведе това - до нейното изчезване или до нещо друго.

Въпреки че Нютоновата механика беше изместена от релативистката физика,не може да се нарече погрешно. Въпреки това възприемането на света и моделите за описание на Вселената са напълно променени. Теорията за Големия взрив предсказва редица неща, които не са били известни преди. Следователно, ако друга теория дойде да я замести, тя трябва да бъде подобна и да разшири разбирането за света.

Ще се съсредоточим върху най-интересните теории, описващи алтернативни модели на Големия взрив.

Вселената е като мираж на черна дупка

Вселената е възникнала поради колапса на звезда в четириизмерна Вселена, според учени от Института за теоретична физика Периметър. Резултатите от изследването им са публикувани от Scientific American. Ниайеш Афшорди, Робърт Ман и Рази Пурхасан казват, че нашата триизмерна Вселена се е превърнала в един вид „холографски мираж“, когато четириизмерна звезда се е сринала. За разлика от теорията за Големия взрив, която постулира, че Вселената е възникнала от изключително горещо и плътно пространство-време, където стандартните закони на физиката не са приложими, новата хипотеза за четириизмерна вселена обяснява както произхода, така и бързото й разширяване.

Според сценария, формулиран от Афшорди и колегите му, нашата триизмерна Вселена е вид мембрана, която плава през още по-голяма вселена, която вече съществува в четири измерения. Ако това четириизмерно пространство имаше свои собствени четириизмерни звезди, те също щяха да експлодират, точно както триизмерните в нашата Вселена. Вътрешният слой ще се превърне в черна дупка, а външният ще бъде изхвърлен в космоса.

В нашата Вселена черните дупки са заобиколени от сфера, наречена хоризонт на събитията. И ако в тримерното пространство тази граница е двумерна (като мембрана), тогава в четириизмерна вселена хоризонтът на събитията ще бъде ограничен до сфера, която съществува в три измерения. Компютърни симулации на колапса на четириизмерна звезда показаха, че нейният триизмерен хоризонт на събитията постепенно ще се разширява. Точно това наблюдаваме, наричайки растежа на 3D мембраната разширение на Вселената, смятат астрофизиците.

Голямо замразяване

Алтернатива на Големия взрив е Голямото замразяване. Екип от физици от университета в Мелбърн, ръководен от Джеймс Квач, представи модел на раждането на Вселената, който напомня повече на постепенния процес на замразяване на аморфна енергия, отколкото на нейното освобождаване и разширяване в три посоки на пространството.

Безформена енергия, според учените, като вода, охладена до кристализация, създавайки обичайните три пространствени и едно времево измерение.

Теорията за голямото замръзване оспорва понастоящем приетото твърдение на Алберт Айнщайн за непрекъснатостта и течливостта на пространството и времето. Възможно е пространството да има компоненти - неделими градивни елементи като малки атоми или пиксели в компютърната графика. Тези блокове са толкова малки, че не могат да бъдат наблюдавани, но следвайки новата теория, е възможно да се открият дефекти, които трябва да пречупват потока на други частици. Учените са изчислили подобни ефекти с помощта на математика и сега ще се опитат да ги открият експериментално.

Вселена без начало и край

Ахмед Фараг Али от университета Бенха в Египет и Саурия Дас от университета в Летбридж в Канада предложиха ново решение на проблема със сингулярността чрез изоставяне на Големия взрив. Те въвеждат идеите на известния физик Дейвид Бом в уравнението на Фридман, описващо разширяването на Вселената и Големия взрив. „Удивително е, че малките настройки могат потенциално да решат толкова много проблеми“, казва Дас.

Полученият модел съчетава общата теория на относителността и квантовата теория. То не само отрича сингулярността, предшестваща Големия взрив, но също така не признава, че Вселената в крайна сметка ще се свие обратно в първоначалното си състояние. Според получените данни Вселената има краен размер и безкраен живот. Във физически план моделът описва Вселена, изпълнена с хипотетична квантова течност, която се състои от гравитони - частици, които осигуряват гравитационно взаимодействие.

Учените също твърдят, че техните открития са в съответствие с последните измервания на плътността на Вселената.

Безкрайна хаотична инфлация

Терминът „инфлация“ се отнася до бързото разширяване на Вселената, което се е случило експоненциално в първите моменти след Големия взрив. Самата теория за инфлацията не опровергава теорията за Големия взрив, а само я интерпретира по различен начин. Тази теория решава няколко фундаментални проблема във физиката.

Според инфлационния модел малко след раждането си Вселената се разширява експоненциално за много кратко време: нейният размер се удвоява многократно. Учените смятат, че за 10 до -36 секунди Вселената се е увеличила по размер най-малко от 10 до 30 до 50 пъти, а вероятно и повече. В края на инфлационната фаза Вселената беше изпълнена със свръхгореща плазма от свободни кварки, глуони, лептони и високоенергийни кванти.

Концепцията предполагакоето съществува в света много изолирани една от друга вселенис различно устройство

Физиците са стигнали до извода, че логиката на инфлационния модел не противоречи на идеята за постоянното многократно раждане на нови вселени. Квантовите флуктуации – същите като тези, създали нашия свят – могат да възникнат във всякакви количества, ако условията са подходящи за тях. Напълно възможно е нашата вселена да е излязла от зоната на флуктуация, която се е образувала в предшестващия свят. Може също така да се предположи, че някой ден и някъде в нашата Вселена ще се образува флуктуация, която ще „издуха“ млада Вселена от съвсем различен вид. Според този модел дъщерните вселени могат непрекъснато да се развиват. Освен това изобщо не е необходимо същите физически закони да бъдат установени в нови светове. Концепцията предполага, че в света има много вселени, изолирани една от друга с различни структури.

Циклична теория

Пол Щайнхард, един от физиците, които полагат основите на инфлационната космология, решава да доразвие тази теория. Ученият, който ръководи Центъра за теоретична физика в Принстън, заедно с Нийл Турок от Perimeter Institute for Theoretical Physics, очертаха алтернативна теория в книгата Endless Universe: Beyond the Big Bang („Безкрайната вселена: Отвъд Големия взрив“).Техният модел се основава на обобщение на теорията на квантовите суперструни, известна като М-теория. Според нея физическият свят има 11 измерения – десет пространствени и едно времево. В него „плуват“ пространства с по-ниски измерения, така наречените брани. (съкратено от "мембрана").Нашата Вселена е просто една от тези брани.

Моделът на Steinhardt и Turok гласи, че Големият взрив е настъпил в резултат на сблъсъка на нашата брана с друга брана – неизвестна вселена. В този сценарий сблъсъците възникват безкрайно. Според хипотезата на Steinhardt и Turok, друга триизмерна брана "плува" до нашата брана, разделена на малко разстояние. Освен това се разширява, сплесква и изпразва, но след трилион години браните ще започнат да се приближават една до друга и в крайна сметка ще се сблъскат. Това ще освободи огромно количество енергия, частици и радиация. Този катаклизъм ще предизвика нов цикъл на разширяване и охлаждане на Вселената. От модела на Steinhardt и Turok следва, че тези цикли са съществували в миналото и със сигурност ще се повторят в бъдеще. Теорията мълчи за това как са започнали тези цикли.

Вселена
като компютър

Друга хипотеза за структурата на Вселената казва, че целият ни свят не е нищо повече от матрица или компютърна програма. Идеята, че Вселената е цифров компютър, е представена за първи път от немския инженер и компютърен пионер Конрад Цузе в книгата му „Изчисляване на пространството“. („Изчислително пространство“).Сред онези, които също смятат Вселената за гигантски компютър, са физиците Стивън Волфрам и Джерард 'т Хоофт.

Теоретиците на цифровата физика предполагат, че вселената е по същество информация и следователно изчислима. От тези предположения следва, че Вселената може да се разглежда като резултат от компютърна програма или цифрово изчислително устройство. Този компютър може да бъде например гигантски клетъчен автомат или универсална машина на Тюринг.

Косвени доказателства виртуалната природа на Вселенатанаречен принцип на неопределеността в квантовата механика

Според теорията всеки обект и събитие във физическия свят идва от задаване на въпроси и записване на отговори „да“ или „не“. Тоест зад всичко, което ни заобикаля, стои определен код, подобен на двоичния код на компютърна програма. И ние сме един вид интерфейс, чрез който се появява достъп до данните на „универсалния интернет“. Косвено доказателство за виртуалната природа на Вселената се нарича принцип на несигурност в квантовата механика: частиците на материята могат да съществуват в нестабилна форма и се „фиксират“ в определено състояние само когато се наблюдават.

Цифровият физик Джон Арчибалд Уилър пише: „Не би било неразумно да си представим, че информацията се намира в ядрото на физиката, както в ядрото на компютъра. Всичко е от бита. С други думи, всичко, което съществува - всяка частица, всяко силово поле, дори самият пространствено-времеви континуум - получава своята функция, своето значение и в крайна сметка самото си съществуване."

Курсова работа по темата „Теоретични основи на модерните технологии“

Изпълнител: Лариса Мирзоджоновна Белозерская, I курс

Московски държавен отворен университет, филиал

Космологията е физическо изследване на Вселената, което включва теорията за всичко, обхванато от астрономическите наблюдения на света като част от Вселената.

Най-голямото постижение на съвременната космология е моделът на разширяващата се Вселена, наречен теорията за Големия взрив.

Според тази теория цялото видимо пространство се разширява. Но какво се случи в самото начало? Цялата материя в Космоса в някакъв начален момент беше буквално компресирана в нищото - компресирана в една единствена точка. Имаше фантастично огромна плътност - почти невъзможно е да си представим, изразява се като число, в което има 96 нули след едно - и също толкова невъобразимо висока температура. Астрономите нарекоха това състояние сингулярност.

По някаква причина този невероятен баланс беше внезапно разрушен от действието на гравитационните сили - трудно е дори да си представим какви би трябвало да са те, като се има предвид безкрайно огромната плътност на "първичната материя"!

Учените дадоха на този момент името „Големият взрив“. Вселената започна да се разширява и охлажда.

Трябва да се отбележи, че въпросът за това какво раждане е Вселената - „горещо“ или „студено“ - не беше решен веднага недвусмислено и заемаше умовете на астрономите дълго време. Интересът към проблема далеч не беше празен - все пак, например, възрастта на Вселената зависи от физическото състояние на материята в началния момент. В допълнение, термоядрени реакции могат да възникнат при високи температури. Следователно химическият състав на „горещата“ Вселена трябва да се различава от състава на „студената“ Вселена. А това от своя страна определя размера и скоростта на развитие на небесните тела...

В продължение на няколко десетилетия и двете версии - „горещото“ и „студеното“ раждане на Вселената - съществуваха в космологията при равни условия, имайки както поддръжници, така и критици. Въпросът остана „малък“ - беше необходимо да ги потвърдим с наблюдения.

Съвременната астрономия може да даде положителен отговор на въпроса дали има доказателства за хипотезата за гореща Вселена и Големия взрив. През 1965 г. е направено откритие, което според учените директно потвърждава, че в миналото материята на Вселената е била много плътна и гореща. Оказа се, че в космоса има електромагнитни вълни, родени в онази далечна епоха, когато не е имало нито звезди, нито галактики, нито нашата слънчева система.

Възможността за съществуването на такава радиация беше предсказана от астрономите много по-рано. В средата на 1940г. Американският физик Джордж Гамов (1904-1968) се заема с проблемите за произхода на Вселената и произхода на химичните елементи. Изчисленията, извършени от Гамов и неговите ученици, позволиха да си представим, че Вселената е имала много висока температура в първите секунди от своето съществуване. Нагрятото вещество "светеше" - излъчваше електромагнитни вълни. Гамов предложи те да се наблюдават в съвременната епоха под формата на слаби радиовълни и дори предсказа температурата на това излъчване - приблизително 5-6 K.

През 1965 г. американските радиоинженери Арно Пензиас и Робърт Уилсън откриват космическа радиация, която не може да бъде приписана на нито един известен по това време космически източник. Астрономите са стигнали до извода, че това лъчение, което има температура около 3 K, е реликва (от латинското „остатък“, откъдето идва и името на лъчението - „реликва“) от онези далечни времена, когато Вселената е била фантастично горещ. Сега астрономите успяха да направят избор в полза на „горещото“ раждане на Вселената. А. Пензиас и Р. Уилсън получават Нобелова награда през 1978 г. за откриването на космическия микровълнов фон (официалното наименование на космическото микровълново фоново лъчение) при дължина на вълната 7,35 cm.

Големият взрив е името, дадено на произхода на Вселената. В рамките на тази концепция се смята, че първоначалното състояние на Вселената е точка, наречена точка на сингулярност, в която са концентрирани цялата материя и енергия. Характеризираше се с безкрайно висока плътност на материята. Специфичните свойства на точката на сингулярност са неизвестни, както не е известно какво е предшествало състоянието на сингулярност.

По-долу е представена приблизителна хронология на събитията, последвали от нулевата точка във времето - началото на експанзията:

Няма достоверна информация относно условията и събитията, настъпили преди момента от 5·10-44 секунди - края на първия времеви квант. За физическите параметри на онази епоха можем да кажем само, че тогава температурата е била 1,3·1032 K, а плътността на материята е била около 1096 kg/m3. Дадените стойности са границите за прилагане на съществуващите теории. Те следват от връзките между скоростта на светлината, гравитационната константа, константите на Планк и Болцман и се наричат ​​„Планк“.

Събитията от периода от 5·10-44 до 10-36 секунди са отразени от модела „инфлационна Вселена“, описание, което е трудно и не може да бъде дадено в рамките на тази презентация. Трябва обаче да се отбележи, че според този модел разширяването на Вселената е станало без намаляване на обемната концентрация на енергия и при отрицателно налягане на първичната смес от материя и енергия, т.е., така да се каже, отблъскване на материални обекти един от друг, което предизвика разширяването на Вселената, което продължава и до днес.

За да се разберат процесите, настъпили в периода от 10-36-10-4 секунди от началото на експлозията, са необходими задълбочени познания по физика на елементарните частици. През този период електромагнитното излъчване и елементарните частици - различни видове мезони, хиперони, протони и антипротони, неутрони и антинеутрони, неутрино и антинеутрино и др. съществували в равновесие, т.е. техните обемни концентрации са равни. Много важна роля по това време изиграха първо полетата на силни и след това слаби взаимодействия.

В периода от 10-4 - 10-3 секунди се е образувала цялата съвкупност от елементарни частици, които, превръщайки се една в друга, сега съставляват цялата Вселена. Унищожението на огромното мнозинство от съществуващите преди това елементарни частици и античастици се случи. Именно през този период се появява барионната асиметрия, която се оказва следствие от много малко, само една милиардна, превишение на броя на барионите над антибарионите. Появи се, очевидно, веднага след ерата на инфлационното разширяване на Вселената. При температура от 1011 градуса плътността на Вселената вече е намаляла до стойност, характерна за атомните ядра. През този период температурата е намаляла наполовина за хилядни от секундата. В същото време се роди съществуващото и сега реликтно неутрино лъчение. Но въпреки значителната му плътност, възлизаща на не по-малко от 400 парчета/cm3, и възможността с негова помощ да се получи най-важната информация за този период от формирането на Вселената, регистрирането му все още не е осъществимо.

В периода от 10-3 до 10-120 секунди в резултат на термоядрени реакции се образуват хелиеви ядра и много малък брой ядра на някои други леки химични елементи, като значителна част от протоните - водородните ядра - не са комбинирани в атомни ядра. Всички те останаха потопени в „океана” от свободни електрони и фотони на електромагнитното излъчване. От този момент нататък в първичния газ се установява съотношение: 75-78% водород и 25-22% хелий - от масата на тези газове.

В периода между 300 хил. и 1 млн. години температурата на Вселената пада до 3000 - 45 000 К и започва ерата на рекомбинацията. Предишните свободни електрони се комбинират с леки атомни ядра и протони. Образувани са водородни и хелиеви атоми и редица литиеви атоми. Материята става прозрачна и от нея се „отделя” наблюдаваното досега космическо микровълново фоново лъчение. Всички наблюдавани в момента характеристики на космическото микровълново фоново лъчение, например колебанията в температурата на неговите потоци, идващи от различни области на небесната сфера, или тяхната поляризация, отразяват картината на свойствата и разпределението на материята по това време.

През следващите - първите милиарди години от съществуването на Вселената, нейната температура намалява от 3000 - 45 000 K до 300 K. Поради факта, че до този период от време източниците на електромагнитно излъчване - звезди, квазари и др. все още не е формирана във Вселената. Реликтовото излъчване вече е изстинало; тази ера се нарича „Тъмна епоха“ на Вселената.