Novo

Kako se je vesolje začelo?

Kako se je vesolje začelo?

Kako se je začelo vesolje? To vprašanje so znanstveniki in filozofi skozi zgodovino razmišljali, ko so gledali na zvezdno nebo zgoraj. Naloga astronomije in astrofizike je zagotoviti odgovor. Vendar se tega ni enostavno lotiti.

Umetnikova zamisel o tem, kako bi lahko izgledal Big Bang, če bi ga kdo videl okoli. HENNING DALHOFF / Getty slike

Prvi večji odsevi odgovora so prišli z neba leta 1964. Takrat sta astronoma Arno Penzias in Robert Wilson odkrila mikrovalovni signal, zakopan v podatke, ki sta jih vzela, da bi iskala signale, ki jih odbijajo iz balonskih satelitov Echo. Takrat so domnevali, da gre za preprosto neželen hrup, in poskušali filtrirati signal.

Antena, ki sta jo uporabljala Penzias in Wilson, ko sta naletela na signale iz sevanja kozmičnega ozadja, ki napoveduje rojstvo vesolja. Fabioj, CC BY-SA 3.0

Vendar se izkaže, da je tisto, kar so zaznali, prišlo iz časa kmalu po začetku vesolja. Čeprav tega takrat še niso vedeli, so odkrili kozmično mikrovalovno ozadje (CMB). CMB je napovedovala teorija, imenovana Big Bang, ki je kazala, da se je vesolje začelo kot gosto vroča točka v vesolju in se nenadoma razširilo navzven. Odkritje obeh moških je bilo prvi dokaz tega prvotnega dogodka.

Veliki pok

Kaj je začelo rojstvo vesolja? Po fiziki je vesolje nastalo iz singularnosti - izraza, ki ga fiziki uporabljajo za opisovanje območij prostora, ki kljubujejo fizikalnim zakonom. O posebnostih vedo zelo malo, znano pa je, da takšna območja obstajajo v jedrih črnih lukenj. To je območje, kjer se vsa masa, ki jo je črnila luknja, zaškripa v drobno točko, neskončno množično, a tudi zelo, zelo majhno. Predstavljajte si, da natepate Zemljo v nekaj, kar je veliko natančno. Singularnost bi bila manjša.

To pa ne pomeni, da se je vesolje začelo kot črna luknja. Takšna domneva bi sprožila vprašanje nečesa obstoječega prej Big Bang, kar je precej špekulativno. Po definiciji pred začetkom ni obstajalo nič, vendar to dejstvo poraja več vprašanj kot odgovorov. Na primer, če pred velikim praskom ni obstajalo nič, kaj je povzročilo, da je singularnost sploh nastala? To je "gotcha" vprašanje, ki ga astrofiziki še vedno poskušajo razumeti.

Ko pa je singularnost ustvarjena (pa vendar se je zgodila), fiziki dobro poznajo, kaj se je zgodilo naprej. Vesolje je bilo v vročem, gostem stanju in se je začelo širiti s postopkom, imenovanim inflacija. Šlo je iz zelo majhnega in zelo gostega, v zelo vroče stanje. Nato se je ohladila, ko se je širila. Ta postopek se zdaj imenuje Big Bang, izraz, ki ga je prvič uvedel sir Fred Hoyle med radijsko oddajo British Broadcasting Corporation (BBC) leta 1950.

Čeprav izraz pomeni neko eksplozijo, v resnici ni prišlo do izbruha ali udarca. Res je šlo za hitro širitev prostora in časa. Pomislite na to kot napihavanje balona: ko nekdo piha zrak, se zunanjost balona širi navzven.

Trenutek po velikem udaru

Zelo zgodnje vesolje (v času nekaj delcev sekunde po začetku velikega poka) ni bilo zavezano z zakoni fizike, kot jih poznamo danes. Tako nihče ne more z veliko natančnostjo napovedati, kako je izgledalo vesolje v tistem času. Pa vendar, znanstveniki so so bili sposobni sestaviti približno predstavitev, kako se je vesolje razvijalo.

Najprej je bilo dojenčkovo vesolje na začetku tako vroče in gosto, da niti elementarni delci, kot so protoni in nevtroni, ne bi mogli obstajati. Namesto tega so se različne vrste snovi (imenovane materija in anti-materija) trčile skupaj, kar je ustvarilo čisto energijo. Ko se je vesolje v prvih nekaj minutah začelo ohlajati, so se začeli oblikovati protoni in nevtroni. Počasi so se protoni, nevtroni in elektroni združili in tvorili vodik in majhne količine helija. V milijardah let, ki so sledile, so se zvezde, planeti in galaksije oblikovali za ustvarjanje trenutnega vesolja.

Dokazi za veliki prašek

Torej, nazaj k Penziasu in Wilsonu ter CMB. Kar so našli (in za kar so osvojili Nobelovo nagrado), je pogosto opisano kot "odmev" Velikega poka. Za seboj je pustil podpis samega sebe, tako kot odmev, slišan v kanjonu, predstavlja "podpis" prvotnega zvoka. Razlika je v tem, da je namesto slišnega odmeva namig Big Bang-a vroč prostor v celotnem prostoru. Ta podpis sta posebej proučila vesoljsko plovilo Cosmic Background Explorer (COBE) in sonda Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP). Njihovi podatki zagotavljajo najbolj jasen dokaz za kozmični porodni dogodek.

Natančna slika otroškega vesolja na nebu je nastala iz sedmih let podatkov WMAP. Slika prikazuje 13,7 milijarde let staro temperaturno nihanje (prikazano kot barvne razlike), ki ustreza semenom, ki je zraslo v galaksije. NASA / WMAP Science Team

Alternativa teoriji velikega poka

Medtem ko je teorija Big Bang najbolj razširjen model, ki razlaga poreklo vesolja in je podprt z vsemi opazovalnimi dokazi, obstajajo tudi drugi modeli, ki uporabljajo iste dokaze, da povedo nekoliko drugačno zgodbo.

Nekateri teoretiki trdijo, da teorija velikega poka temelji na lažni predpostavki - da je vesolje zgrajeno na nenehno širijočem se prostoru-času. Predlagajo statično vesolje, to je tisto, kar je prvotno predvidevala Einsteinova teorija splošne relativnosti. Einsteinova teorija je bila šele pozneje spremenjena tako, da ustreza načelu, kako se vesolje širi. Razširitev je velik del zgodbe, zlasti ker vključuje temno energijo. Končno se zdi, da ponovni izračun mase vesolja podpira teorijo dogodkov Big Bang.

Čeprav je naše razumevanje dejanskih dogodkov še vedno nepopolno, podatki CMB pomagajo oblikovati teorije, ki pojasnjujejo rojstvo kozmosa. Brez velikega poka ne bi mogle obstajati zvezde, galaksije, planeti ali življenje.

Hitra dejstva

  • Veliki prasak je ime, ki je bilo rojeno v vesolju.
  • Domneva se, da je do velikega poka prišlo, ko je nekaj spodbudilo širitev drobne singularnosti, pred približno 13,8 milijarde let.
  • Luč kmalu po velikem udaru zazna kot kozmično mikrovalovno sevanje (CMB). Predstavlja svetlobo iz časa, ko se je vesolje novorojenčka razsvetlilo približno 380.000 let po nastanku velikega poka.

Viri

  • "Veliki pok."NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
  • NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
  • "Izvori vesolja."National Geographic, National Geographic, 24. aprila 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Posodobil in uredil Carolyn Collins Petersen.


Poglej si posnetek: Osebna izpoved Tjaše Obal: kako sem začela čutiti ritem vesolja (Julij 2021).