Современные представления об устройстве нашей астрономической Вселенной построены на релятивистской физике и теории относительности А. Эйнштейна, на квантовой физике М. Планка, на теории нестационарной Вселенной, основоположником которой является российский ученый Александр Фридман, на теоретической интерпретации связи красного смещения и расстояния Э. Хаббла. Миллениум – рубеж тысячелетия, называют «золотым веком» космологии. Новые открытия следуют одно за другим: открытие реликтового излучения, открытие крупномасштабной структуры, открытие ускорения расширения Вселенной, открытие темной материи, открытие гравитационного линзирования. Выяснилось, что физический вакуум вовсе не соответствует абсолютной пустоте - он не имеет импульса, но обладает определенной плотностью, в нем постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы, происходят нулевые колебания полей.
Общепринятая сегодня модель астрономической Вселенной выглядит так:
• Вселенная родилась в результате «Большого взрыва» из сингулярности. Сингулярность здесь - это когда из «ничего» рождается всё. Предполагается, что в момент рождения Вселенная размещалась в крошечной сфере диаметром 10^(-27) см, не имела массы и вещества как такового, но имела невероятную энергию. Из такого состояния Вселенная начала раздуваться и уже через 10^(-33) секунды приобрела размеры порядка сантиметра, а массу порядка 10^(57)г. Мгновения рождения Вселенной называются Планковской эпохой и характеризуются бесконечно большими или бесконечно малыми величинами: планковское время от нуля до 10^(-43)секунд, планковская энергия 10^(19)ГэВ, планковский радиус 10^(-35) м, планковская температура 10^(32)К, планковская плотность 10^(97)кг/м;. Все эти значения выводятся из нескольких фундаментальных постоянных: постоянной Планка (квант действия в квантовой физике), гравитационной постоянной, скорости света. Никакие физические законы в Планковскую эпоху не работали.
• Вселенная изотропна и однородна. Изотропия означает, что свойства вещества Вселенной, наблюдаемые из одной точки, в разных направлениях являются одинаковыми. Однородность означает, что свойства вещества в разных точках пространства тоже одинаковы. Изотропно и однородно распределены основные характеристики вещества - плотность, давление и температура.
• Общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной всего лишь на 4% состоит из обычной (барионной) материи и на 96% из материи непонятной природы - тёмной материи и темной энергии. Темное вещество не излучает фотонов и не участвует в электромагнитном взаимодействии, поэтому не доступно непосредственному наблюдению. Проявляет себя только в гравитационном взаимодействии – оказалось, что распределение гравитационного поля не соответствует распределению звезд. Объясняет проблему скрытой массы в эффектах аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик и гравитационного линзирования. Эта невидимая масса распределена по Вселенной более равномерно, чем светящаяся материя. Ее состав, природа, форма существования на настоящий момент неизвестны.
• Вселенная не является стационарной, она движется. Считается, что она расширяется по закону расширения Хаббла. Движущая сила расширения – это сила гравитационного отталкивания. Правда, закон расширения выполняется только для очень отдаленных галактик, которые находятся от нас на расстоянии больше 10-20 мегапарсек (мегапарсек - это один миллион парсеков, или около 3 260 000 световых лет).
Объекты, расположенные ближе этой границы, движутся по-другому. Наша галактика вращается симметрично относительно своей центральной оси, но так, что угловая скорость вращения ее различных частей не одинакова. Звезды движутся по вытянутым эллиптическим орбитам вокруг галактического центра, то отдаляясь от него, то приближаясь. Движение звезд напоминает движение молекул в направленном потоке воды, где хаос разнонаправленного движения отдельных частиц подчинен строгой упорядоченности общего движения. Аналогичный закон вращения обнаружен и в других достаточно хорошо изученных галактиках.
• Вселенная является плоской, но при этом имеет кривизну. Наблюдения за анизотропией реликтового излучения позволили относительно точно измерить кривизну пространства. Результаты этих измерений согласуются с предположением о плоской структуре вселенной, допускающей небольшую положительную или отрицательную кривизну.
• Дальнейшая эволюция Вселенной зависит от топологии ее пространства. Вопрос о форме и кривизне Вселенной является важным открытым вопросом космологии - от него зависит какой финал ждет Вселенную. Но в любом случае решение этого вопроса не предполагает вдохновляющих вариантов – Вселенную ждет либо неограниченное расширение, либо большое сжатие. И то, и другое ведет к гибели Вселенной.
• Полная энергия Вселенной равна нулю.
• Возраст Вселенной составляет 14-20 млрд лет. Он рассчитан на основе постоянной Хаббла и охватывает период от времени, когда Вселенная была сжата в точку, до настоящего времени.