Чему равен общий электрический заряд Вселенной?

Невозможно окончательно измерить общий электрический заряд Вселенной, поскольку Вселенная бесконечна. Однако законы физики, экстраполяции местных измерений и простые рассуждения, похоже, говорят нам, что общий электрический заряд Вселенной точно равен нулю.

Другими словами, во Вселенной ровно столько положительного электрического заряда, сколько и отрицательного электрического заряда. Теоретической причиной для такого вывода является закон сохранения заряда.

Из-за определенных симметрий в структуре Вселенной полный электрический заряд изолированной системы всегда сохраняется. Это означает, что общий заряд изолированной системы одинаков во все моменты времени.

Закон сохранения заряда — фундаментальный, универсальный закон. В тысячах и миллионах различных экспериментов этот закон ни разу не был нарушен. Более того, этот закон является единственным логическим способом объяснения окружающего нас мира.

Закон сохранения заряда не означает, что электрический заряд нельзя создать или уничтожить. Это просто означает, что каждый раз, когда создается некоторый отрицательный электрический заряд, в то же время должно создаваться равное количество положительного электрического заряда, чтобы общий заряд системы не изменился.

Например, в хорошо изученном явлении образования пар гамма-луч (высокоэнергетическая форма света) трансформируется в обычную частицу материи и частицу антиматерии, которая является аналогом обычной частицы материи. Поскольку частица антиматерии всегда имеет электрический заряд, противоположный своему аналогу из обычной материи, общий заряд двух частиц равен нулю.

Следовательно, образование пар не изменяет общий электрический заряд системы и, таким образом, разрешено законом сохранения заряда.

В качестве более конкретного примера можно привести гамма-лучи, которые могут трансформироваться в электрон и антиэлектрон (то есть в позитрон). Электрон имеет электрический заряд -1, а позитрон имеет электронный заряд +1. Общий заряд, добавляемый к системе при рождении электрона и позитрона, составляет: +1-1 = 0.

Дело в том, что закон сохранения электрического заряда навязывает нам тот факт, что каждый раз, когда электрон создается из гамма-излучения , также должен быть создан позитрон. Таким образом, электрический заряд может создаваться и уничтожаться, в то время как общий заряд системы может оставаться постоянным. Рождение пар обычно наблюдается в лаборатории и при измерениях космических лучей.

Результаты наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики.

Итак, какое отношение сохранение заряда имеет к общему заряду Вселенной? Согласно современной науке, Вселенная возникла из ничего (или из космологической сингулярности), что ученые называют Большим взрывом. Поскольку Вселенная началась с нуля, она началась с нулевого электрического заряда.

Следовательно, Закон сохранения заряда говорит нам, что Вселенная должна по-прежнему иметь полный электрический заряд, равный нулю.

Это имеет смысл с точки зрения наблюдения. Электромагнитная сила имеет такой же длинный диапазон, как и сила гравитации, и намного сильнее, чем гравитация. Причина того, что электромагнитная сила не играет большой роли в астрономическом масштабе, заключается в том, что звезды и планеты имеют общий электрический заряд, равный нулю.

Если бы и Земля, и Солнце имели большой положительный электрический заряд, то электромагнитное отталкивание между ними было бы намного сильнее, чем гравитационное притяжение между ними. В таком случае Земля не вращалась бы вокруг Солнца, а была бы выброшена за пределы Солнечной системы.

Тот факт, что спутники образуют стабильные орбиты вокруг планет, планеты формируют стабильные орбиты вокруг звезд, а звезды формируют стабильные орбиты вокруг галактических центров, является прямым наблюдательным доказательством того, что спутники, планеты и звезды имеют общий электрический заряд, равный нулю.

Поскольку спутники планет, планеты и звезды составляют Вселенную, вполне логично заключить, что, таким образом, Вселенная имеет нулевой общий электрический заряд.