космологическая модель развития Вселенной, предполагающая начало расширения Вселенной, которая до этого находилась в сингулярном состоянии. Впервые словосочетание Big Bang (известное в русском языке как «Большой взрыв» (БВ)) использовал британский астрономом Фред Хойл. В 1950 г., выступая в эфире с лекциями, он употребил это выражение с некоторой долей скепсиса, поскольку Ф. Хойл сначала не был сторонником идеи, суть которой состоит в том, что, начиная с некоторого условного момента (который и называют Большим взрывом), наша Вселенная постоянно расширяется. Это расширение начинается с некой исходной точки, называемой сингулярностью. Одним из главных следствий этой концепции, которая называлась «теория динамической эволюционирующей Вселенной», является утверждение о том, что существовал такой момент времени, когда все началось. Данная концепция и ее основные положения радикально отличались от теории самого Ф. Хойла, поскольку он придерживался идеи стационарного состояния Вселенной. Его реакция дает представление о той атмосфере, в которой рождалась теория Большого взрыва.
Теория БВ в этом виде считалась в общих чертах верной и достаточно хорошо согласующейся с результатами наблюдений (иногда и предсказывающей их) вплоть до 1965 г., когда Арно Пензиас и Роберт Вильсон впервые зарегистрировали космическое фоновое (реликтовое – в трактовке И. С . Шкловского) излучение, между прочим, предсказанное теорией БВ. Но при этом у теории БВ были серьезные оппоненты. Так, создатель теории относительности А. Эйнштейн придерживался противоположной точки зрения, он вводил в свою теорию (учитывающую расширение) т. н. «космологический член», выражающий «антитяготение» и позволяющий формально говорить о стационарной и вечной Вселенной. Существенный вклад в становление теории БВ внес бельгийский аббат Жорж Леметр.
В 1925 г. он впервые получил математические решения Эйнштейновских уравнений, приводящие к некой точке во времени, названной Ж. Леметром «космическим яйцом». Незадолго до него похожие решения были предложены российским математиком А. А . Фридманом. В последующем Ж. Леметр, опираясь на исследования Э. Хаббла, получил численное значение важнейшей космологической величины – коэффициента пропорциональности между скоростью и расстоянием, которая была близка к экспериментально обнаруженной Хабблом в 1929 г. В концепции Большого взрыва используется еще одна идея, которая стала практически неотъемлемой частью теории БВ, а именно модель «горячей Вселенной». Органичное сочетание двух этих базовых идей и является тем, что в обобщенном виде понимается под теорией Большого взрыва. Термин «горячей Вселенной» предложил российский ученый Г. А . Гамов. В 1948 г. он опубликовал работу, в которой он предположил, что в начальный момент расширения Вселенная была в очень «горячем» состоянии, приводящем к реакции ядерного синтеза. Важным следствием этого предположения было предсказание космического фонового излучения, обнаруженное позже А. Пензиасом и Р. Вильсоном.
В современной трактовке концепция БВ предполагает, что наша Вселенная родилась приблизительно 13-14 млрд. лет назад из некой условной точки называемой сингулярностью, в которой не действовали никакие известные нам сегодня фундаментальные законы, и, начиная с промежутка времени примерно равное 5,4 х 10-44 секунд (планковское время) происходит ее постоянное расширение. Это расширение сопровождается постепенным охлаждением. На основе теории БВ была создана шкала времени, где с большой долей точности определены временные точки образования всех известных нам сегодня фундаментальных взаимодействий и элементарных частиц, а также рождение планет, звезд и галактик, достаточно хорошо согласующееся с результатами наблюдений. Описание существования Вселенной в промежутке от начала до планковской даты является предметом еще только формирующейся теории, известной как теория квантовой гравитации и на этом пути пока, как отмечают исследователи, гораздо больше проблем и трудностей, чем понимания. Существенной сложностью является тот факт, что в точке сингулярности численные значения физических параметров, используемых в теориях для описания физического мира (таких, например, как плотность) стремятся к бесконечности, что делает бессмысленными как сами теории, так и их математический формализм. Тем не менее теория БВ в современной науке принимается и не существует больших сомнений в правильности ее базовых принципов. Нельзя не отметить несколько серьезных затрудненй, с которыми сталкивается данная теория. Первое и, вероятно, главное затруднение заключается в том, что она ничего не говорит о том, что было до БВ. Второе (связанное с первым) – она ничего не говорит, почему произошел БВ. Эти два существенно важных вопроса по-прежнему остаются в центре внимания ученых и порождают бурную полемику, в т. ч . и по вопросу о самой возможности нахождения удовлетворительных ответов в рамках научного знания. Кроме того, есть трудности, связанные с общенаучными и философскими интерпретациями вопросов современной космологии. Это проблемы сингулярности, горизонта и плотности вещества. Вселенная удивительно однородна. Это кажется невозможным, особенно если представить, что области пространства в противоположных концах Вселенной просто не обладают достаточным временем, чтобы связаться друг с другом в силу ограничения возможности взаимодействия скоростью света. Глядя на небо, мы видим мозаику из лоскутов разной яркости. Тем не менее, картина во всех направлениях практически одинакова, что приводит к предположению о том, что Вселенная имеет какую-то возможность коммуникации с некоторыми областями, лежащими вне нашего горизонта видимости. Этот парадокс называют проблемой горизонта.
Другая особенность Вселенной заключается в том, что в ней не хватает вещества для соответствия тем параметрам плотности, которые следуют из теории БВ. Одной из причин этого может быть связана c тем, что мы не обнаруживаем все вещество. Так родилось предположение о существовании темной материи, получившее в последнее время ряд косвенных подтверждений. Сам факт наличия такой материи является предметом острой полемики и ставит по-новому вопрос о наблюдаемости в контексте философии и методологии науки.
Еще более загадочной темой является вопрос о темной энергии. Начиная с определенного момента времени, Вселенная расширяется с возрастающим ускорением, хотя из общей теории относительности можно было бы предположить постепенное замедление этого расширения. Одной из гипотез, позволяющих объяснить это, является гипотеза о существовании темной энергии обладающей специфическим качеством – отрицательным давлением (своего рода антигравитацией). Так, неожиданно в обсуждение вновь вернулся введенный когда-то А. Эйнштейном космологический член, выполняющий в формализме общей теории относительности те же функции и который сам Эйнштейн воспринимал как свою главную ошибку. Большинство ученых склоняются к тому, что таинственная темная энергия – это энергия физического вакуума, то есть среды пространства, находящейся в состоянии минимальной энергии. Тем самым особую значимость приобретает вопрос об онтологическом статусе пространства. Вопросы о природе пространства и времени являются предметом увлекательной дискуссии, которая уже много лет ведется такими замечательными учеными, как С. Хокинг и Р. Пенроуз. Итак, несмотря на то, что некоторые физики считают теорию БВ всего лишь одним из удачных космологических сценариев, она так успешно описывает и объясняет эмпирическую базу накопленных наблюдений, что в том или ином виде эта теория присутствует практически во всех актуальных направлениях и темах современной космологии. И. В. Самойлов