Доказательства

Теория Большого взрыва подтверждается тремя независимыми наблюдательными доказательствами: расширение Вселенной (красное смещение галактик), реликтовое микроволновое излучение (CMB) и первичное соотношение лёгких элементов (нуклеосинтез). Все три предсказаны теорией и подтверждены измерениями с высокой точностью.

Доказательство 1: расширение Вселенной

В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил, что все далёкие галактики удаляются от нас, причём тем быстрее, чем дальше находятся. Это следует из красного смещения спектральных линий — света, «растянутого» расширяющимся пространством. Зависимость линейна: v = H₀ × d (закон Хаббла), где H₀ ≈ 70 км/с/Мпк.

Если галактики разлетаются, значит, раньше они были ближе друг к другу. Экстраполируя назад, приходим к моменту, когда вся материя была сжата в одну точку — сингулярность. Из постоянной Хаббла вычисляется возраст Вселенной: ~13.8 миллиарда лет.

Доказательство 2: реликтовое излучение (CMB)

В 1965 году радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вилсон из Bell Labs случайно обнаружили слабое микроволновое излучение, приходящее равномерно со всех направлений неба. Температура — 2.725 K (-270.4°C). Это было предсказано Гамовым и Алфером в 1948 году: остывший «отблеск» раскалённой плазмы, заполнявшей Вселенную через 380 000 лет после Большого взрыва.

CMB — самый древний свет во Вселенной. До 380 000 лет материя была так горяча, что фотоны не могли свободно лететь — они рассеивались на свободных электронах. Когда температура упала до ~3000 K, электроны соединились с протонами в атомы (рекомбинация), и свет вырвался на свободу. С тех пор он летит к нам, растянувшись от видимого диапазона до микроволн (z ≈ 1100).

Спутники COBE (1992), WMAP (2003) и Planck (2013) детально картировали CMB, обнаружив крошечные флуктуации температуры (~1 часть из 100 000) — зародыши будущих скоплений галактик. Спектр CMB идеально совпадает с теоретическим спектром абсолютно чёрного тела — это самое точное совпадение теории и эксперимента в физике.

Доказательство 3: первичный нуклеосинтез

В первые 3-20 минут после Большого взрыва температура (~10⁹ K) позволяла синтезировать лёгкие ядра: водород, гелий-4, дейтерий, литий-7. Теория предсказывает точные соотношения: ~75% водорода, ~25% гелия-4 по массе, ~0.01% дейтерия и следы лития.

Измерения содержания этих элементов в древнейших звёздах (с минимальным загрязнением от звёздного нуклеосинтеза) и в межгалактическом газе подтверждают предсказания с точностью до процентов. Это особенно впечатляет для дейтерия: его содержание — 1 атом на 30 000 атомов водорода — точно совпадает с расчётом, зависящим от плотности барионной материи.

Модель ΛCDM: всё вместе

Все три доказательства объединяет стандартная космологическая модель ΛCDM (Lambda-Cold Dark Matter). Λ (лямбда) — тёмная энергия (68% Вселенной), ускоряющая расширение. CDM — холодная тёмная материя (27%), формирующая структуру. Обычная материя — всего 5%. Шесть параметров модели описывают эволюцию Вселенной от первых секунд до наших дней с точностью до долей процента.