1. Scroll
  2. /
  3. Technologia
  4. /
  5. Początek wszystkiego – teoria Wielkiego Wybuchu. Co dokładnie zakłada?

Technologia

28.09.2021 09:39

Początek wszystkiego – teoria Wielkiego Wybuchu. Co dokładnie zakłada?

Nauka
3
0
0
3
0

Teoria Wielkiego Wybuchu to jedna z koncepcji wyjaśniająca jak powstał Wszechświat. Choć uznana w środowisku naukowym, jej szczegóły nadal są przedmiotem debat. Czym był Wielki Wybuch? Przenieśmy się miliardy lat wstecz, do początku wszystkiego.

Czym był Wielki Wybuch?

Wielki Wybuch (ang. Big Bang) to pojęcie określające powstanie Wszechświata. Teoria Wielkiego Wybuchu, w skrócie, zakłada, że w wyniku tego wydarzenia powstało wszystko to, na co składa się fizyczny kosmos – przestrzeń, czas oraz cząstki elementarne. Te ostatnie stały się budulcem bardziej złożonych form – gwiazd, planet oraz istot żywych na Ziemi i być może w innych miejscach we Wszechświecie. Wielki Wybuch miał miejsce około 13,8 mld lat temu.

Teoria Wielkiego Wybuchu - diagram
Schemat przedstawiający ewolucję Wszechświata od momentu Wielkiego Wybuchu po dzień dzisiejszy / Źródło: cnx.org

Nie jest pewne, czym był Kosmos przed Wielkim Wybuchem. Ekspansja (rozszerzanie się) Wszechświata prowadzi do wniosku, że u zarania swego istnienia cała materia znajdująca się w nim była skupiona w jednym punkcie zwanym osobliwością. Zgodnie z prawami fizyki, punkt ten musiał być nieskończenie gęsty i gorący.

Pamiętać jednak należy, że nie jest to potwierdzona, choć prawdopodobna koncepcja wyjaśniająca powstanie świata. Teoria Wielkiego Wybuchu, zakładająca model pierwotnej osobliwości, sprawia astronomom problem, którego zgodnie z dzisiejszym stanem wiedzy nie sposób rozwiązać. Jest nim załamanie się wszystkich praw fizyki. Dzięki teorii ekspansji można jednak prześledzić pierwsze chwile po Wielkim Wybuchu.

Pierwszy okres w dziejach Wszechświata nazywany jest erą Plancka. Trwał on od Wielkiego Wybuchu do 10⁻⁴³ s. Pierwotna osobliwość zaczęła się rozszerzać. Wtedy też powstał czas i przestrzeń. Możliwe jest, że w tej epoce rozpoczęły się inne procesy, które stały się podstawą istniejącego dziś Kosmosu. Współcześnie nie istnieje jednak żadna teoria, która pozwoliłaby procesy te poznać.

Kolejna era rozpoczęła się 10⁻³⁴ s po Wielkim Wybuchu. Nazywana jest erą inflacyjną, czyli początkiem ekspansji. W okresie od 10⁻³⁴ s do 10⁻³² s Wszechświat powiększył się od 10²º do 10²⁶ razy. Kosmos był wówczas gorącą mieszanką wszystkich cząstek elementarnych.

Zobacz: Duży, większy, ogromy, TON 618 – największa czarna dziura odkryta do tej pory

Ekspansja Kosmosu przyczyniła się do jego ochładzania. Umożliwiło to 10⁻⁶ po Wielkim Wybuchu łączenie się cząstek elementarnych w bardziej złożone struktury, takie jak protony i neutrony. W kolejnych etapach w dziejach Kosmosu ustalił się jego skład chemiczny, powstało promieniowanie, a następnie gwiazdy, planety i galaktyki.

Dowody potwierdzające teorię Wielkiego Wybuchu

Nim powstała koncepcja Wielkiego Wybuchu, Kosmos powszechnie uważano za wieczny i niezmienny. Pierwszym krokiem do powstania teorii Wielkiego Wybuchu było odkrycie dokonane w 1912 roku przez Vesto Sliphera.

Ten amerykański astronom zauważył, że badane przez niego mgławice spiralne przesunięte są ku czerwieni, co oznaczało, że oddalają się od Ziemi. Dalsze badania wykazały, że mgławice te nie znajdują się w Drodze Mlecznej, ale są osobnymi galaktykami. Potwierdziły jednak, że oddalają się od naszej planety, a co za tym idzie, że Kosmos się rozszerza.

Sam Vesto Slipher nie wysunął żadnej hipotezy na temat początku Wszechświata. Zrobił to zaś Georges Lemaître w 1927 roku. Stwierdził on, że skoro Kosmos ekspanduje, to na początku swego istnienia musiał być jednym punktem, „pierwotnym atomem”.

W kolejnych dekadach hipotezę ekspansji Wszechświata potwierdził Edwin Hubble. Sformułował również prawo (nazwane później jego nazwiskiem), zgodnie z którym przesunięcie galaktyk ku czerwieni jest wprost proporcjonalne do ich odległości od Ziemi.

Drugim dowodem było odkrycie mikrofalowego promieniowania tła. Jako pierwszy możliwość jego istnienia zaproponowali w 1948 roku Geogre Gamow, Ralph Alpher i Robert Herman. Nie mieli jednak dowodów na jego istnienie.

Promieniowanie reliktowe - pozostałość Wielkiego Wybuchu
Mapa przedstawiająca promieniowanie reliktowe – pozostałość po Wielkim Wybuchu / Źródło: wikipedia.org

Zdobyli go, przypadkiem, pracujący w Bell Telephone Laboratories w New Jersey (USA) Arno Allan Penzias i Robert Woodrow Wilson. W 1965 roku, podczas naprawy anteny zarejestrowali fale docierające ze wszystkich kierunków. Fale te dochodziły z jednakową intensywnością przez cały czas. Początkowo dochodzący dźwięk uznali za usterkę anteny. Mimo kolejnych napraw antena nadal odbierała ten tajemniczy sygnał.

O odkryciu dowiedzieli się naukowcy z uniwersytetu Princeton – Rober H. Dicke, Jim Peebles i David Wilkinson. Mieli oni zamiar dokonać celowo tego, co Penziasowi i Wilsonowi udało się przypadkiem. Badacze opisali to zjawisko w dwóch artykułach opublikowanych w 1965 roku w czasopiśmie Astrophysical Journal. Penzias i Wilson przedstawili wyniki swoich obserwacji. Dicke, Peebles i Wilkinson objaśnili, czym jest odkrycie dokonane przez naukowców z Bell Telephone Laboratories.

Czym jest więc mikrofalowe promieniowanie tła? Jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego powstały około 380 000 lat po Wielkim Wybuchu. W poprzedzającej ten czas epoce, zwanej erą ostatniego rozpraszania, ekstremalne jeszcze temperatury uniemożliwiały połączenie się elektronów z jądrami atomowymi. Wysokoenergetyczne fotony rozpraszały się (odbijały) od krążących swobodnie elektronów.

Sprawdź: Czy MACS0647-JD to najdalszy znany człowiekowi obiekt w kosmosie?

W erze rekombinacji ekspandujący Kosmos ochłodził się na tyle, by umożliwić protonom i neutronom przechwytywanie elektronów, co doprowadziło do powstania atomów. W rezultacie tego procesu fotony przestały oddziaływać z elektronami. Materia oddzieliła się od promieniowania, które jest właśnie mikrofalowym promieniowaniem tła.

Co było przed Wielkim Wybuchem?

Wielki Wybuch oznacza powstanie Wszechświata, a więc wszystkiego, co się na niego składa. Innymi słowy, wcześniej nie istniało nic poza osobliwością – ani czas, ani przestrzeń, ani materia.

Teoria Wielkiego Wybuchu wykracza poza ludzkie pojmowanie rzeczywistości. Rozumując Wielki Wybuch jako początek fizycznego świata, zadanie pytań „co było przed?” i „jak długo było?” nie ma bowiem logicznego uzasadnienia. Słowo „było” odnosi się bowiem do pojęcia czasu, który jeszcze nie istniał. Nie sposób również określić, gdzie znajdowała się osobliwość i jakiej była wielkości. Rozmiar i położenie są bowiem pojęciami odnoszącymi się do istnienia przestrzeni, której przed Wielkim Wybuchem również nie było.

Istnieją jednak alternatywne teorie. Hipotezy te sprawiają, że zadanie pytania „co było przed Wielkim Wybuchem?” pozwala na udzielenie odpowiedzi, której sens jest łatwiej pojąć.

Teoria Wielkiego Wybuchu - początek
Wielki Wybuch w wizji artysty

Początek wszystkiego – teorie alternatywne

Zmodyfikowana teoria Wielkiego Wybuchu jest dziełem fizyka z uniwersytetu Cambridge i noblisty, Roberta Penrose’a. Według niego istnienie wszechświatów jest cykliczne. W każdym kolejnym wszechświecie ilość materii jest ograniczona. Po setkach miliardów lat wypalają się ostatnie gwiazdy, czego skutkiem jest brak budulca dla nowych ciał niebieskich. Pozostają jedynie czarne dziury. Te jednak także nie są wieczne i z czasem znikają.

Tak w danym uniwersum przestaje istnieć materia. Gdy jej już nie ma, pozostaje jedynie promieniowanie. Porusza się ono z prędkością światła, co powoduje, że czas dla niego nie istnieje. Nie ma więc i jego. Z promieniowania wyłania się jednak pierwotna cząstka, która z nieznanego nauce powodu tworzy nowy wszechświat.

Przytoczone wcześniej dowody na Wielki Wybuch nie są akceptowane przez część środowiska naukowego. Prof. Chandy Prescod-Weinstein z Uniwersytetu w New Hampshire twierdzi, że Kosmos nie miał punktu początkowego. Zgodnie z jej koncepcją jest wiecznie rozszerzającą się przestrzenią.

Może Cię zainteresować: Czym jest kwazar? Podstawowe informacje, cechy, najodleglejsze kwazary

Nie należy zapominać również o najstarszej koncepcji, jaką jest kreacjonizm. Choć w każdej religii powstanie Wszechświata tłumaczone jest inaczej, to wspólnym mianownikiem kreacjonizmu jest akt stwórczy dokonany przez Absolut, obdarzoną inteligencją istotę najwyższą.

Ludzkość od zarania swych dziejów zastanawiała się, jak powstał kosmos. Stulecia rozwoju nauki pozwoliły sformułować teorię Wielkiego Wybuchu, która w racjonalny sposób wyjaśnia koncepcję stworzenia. Nadal wiele pytań pozostaje jednak bez odpowiedzi. Czy dowiemy się kiedyś, co było przed Wielkim Wybuchem i kiedy nastąpi koniec Wszechświata? Znalezienie odpowiedzi na te fundamentalne pytania byłoby bez wątpienia jednym z największych osiągnięć ludzkiej cywilizacji.

3
0

Podziel się:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.