Nagy durranás

Az univerzum idővonala
Ez nem rakétatudomány, hanem ...
Csillagászat
link =: kategória:
A végső határ
A szakadék hátranéz
Legyünk őszinték. Csak azért jöttél A show .

A kifejezés ' Nagy durranás ”foglalja össze a legszélesebb körben elfogadott tudományos elmélet hogy az ismert világegyetem mai állapotává fejlődött. A bizonyítékok arra engednek következtetni, hogy a terjeszkedés körülbelül 13,8 milliárd (± 200 millió) évvel ezelőtt kezdődött és kezdődött folytatta amióta. A tényleges oka infláció még nem határozták meg teljesen, bár az alapmodell néhány előrejelzést megalapozottnak bizonyított.


Sok nézet létezik arról, hogy mit mutat az új fizika a világegyetem kezdetével kapcsolatban - mert ez még mindig nyitott kérdés. Egy javaslatban tér és idő ( téridő ) 13,8 milliárd évvel ezelőtt kezdett létezni. Más javaslatokban az univerzumnak inflációs periódusai vannak. Egy másik javaslatban a ' multiverzum még azelőtt létezett, hogy világegyetemünk elkezdődött volna. Ki kell dolgozni a 13,8 milliárd évvel ezelőtti események részleteit (vagy ha ennek még van értelme).

Sok konvergáló sor bizonyíték támogassa a Big-Bang modellt, beleértve:


  • a világegyetem megfigyelt tágulása
  • a megfigyelt kozmikus mikrohullámú sütő háttér sugárzás és anizotrópiái
  • a megfigyelt arányok elemek amelyek megmaradtak a korai világegyetemből
  • szimulációk, amelyek galaxis képződéssel járnak
  • a sok mérés (amelyek többségének semmi köze sincs kozmológia ), amelyek azt mutatják sötét anyag valós és nem csak a „fudge factor” (mint néhány alternatív teoretikus és kreacionisták követelés)

Megjegyezzük, hogy ellentétben azzal, amit egyes kreacionisták állítanak, a Big-Bang elmélet nem próbálja leírni az univerzum kezdeti feltételeit vagy első okát. Az elmélet csupán az univerzum fejlődését vizsgálja rendkívül sűrű és forró korai szakaszaiból mai formájába. (Hasonlítsa össze és állítsa szembe egymással a evolúció szintén nem foglalkozik önmagával a a Föld életének eredete ; hanem pusztán a keletkezése utáni fejlődésével.) Tanulságos az ősrobbanást nem lokalizált robbanásként gondolni, amelytől minden anyag eltávolodik, hanem inkább magát a tér egységes kiterjesztését. Egy megfigyelő az univerzum bármely pontján ugyanazt látja: az anyag homogén eloszlása ​​mindenhol, az egyre távolabbi részek egyre gyorsabban távolodnak.

Tartalom

A Big Bang modell eredete

Az emberek évszázadok óta sejtik, hogy az univerzumnak kezdete volt - egy ilyen spekuláció az ősrobbanás előfeltételét feltételezte. Csillagászok mint például Johannes Kepler (1571-1630) azzal érvelt, hogy az univerzum véges korú. Edgar Allan Poe 1848-ban ciklikus természetűnek látta az Univerzumot, amely egyetlen ősállapotból terjeszkedett és összehúzódott. Poe azt is hitte, hogy az idő és a tér egy, közel 100 évvel azelőtt Albert Einstein ezt bebizonyítaná. 1927-ben belga fizikus és katolikus pap Georges Lemaître az univerzum bővülő modelljét javasolta a spirális ködök megfigyelt vöröseltolódásainak magyarázatára. Edwin hubble megadta az 1929. évi vöröseltolódású galaxisok megfigyelési bizonyítékait. Einstein, szándékosan utalva arra, hogy 1915-ben általános relativitáselmélet , bebizonyította, hogy a matematikai bizonyítékok az idő és a tér kiindulópontjára mutatnak. Georges Lemaître észrevette Einstein implikációját, és ezért Lemaître hivatalosan is bejelentette a Big Bang modellt. Abban az időben azonban nem hívták „Nagy Bummnak”. Lemaître „tűzijáték” elméletének nevezte, mert robbanásszerű kezdetet képzelt el. A „Nagy Bumm” kifejezés csak 1949-ben jött létre, amikor Fred Hoyle (maga is a egyensúlyi modell ) megalkuvó címkeként hozta létre a „Big Bang” kifejezést.

Einstein maga javasolta a kozmológiai állandót az egyensúlyi állapot elméletének fenntartása érdekében, mélységesen megzavarva azt a felfogást, hogy a világegyetem tágul, és végül összehúzódhat önmagában, ami ahhoz vezethet, hogy ezt ' Nagy Crunch '. Később korrigálta magát, a kozmológiai állandót „legnagyobb baklövésének” nevezte. Manapság azonban úgy gondolják, hogy Einsteinnembaklövés, amikor megalkotta a kozmológiai állandót, mert manapság a kozmológiai állandót képviselik sötét energia , amely egy titokzatos erő, amely a tér kiterjesztését okozzafelgyorsul, ami azt jelenti, hogy a Big Crunchszokástörténik.



Kiinduló feltételezések

Az ősrobbanás megalkotásához két feltételezés szükséges. Van empirikus bizonyíték mindkét feltételezésnél, és ésszerű, védhető állításoknak, nem pedig posztulátumoknak tekintik őket.


  1. A fizika törvényei az Univerzumban mindenütt ugyanazok, és az univerzum története során ugyanazok voltak.
  2. Kellően nagy léptékben az univerzum homogén és izotróp.

Az első feltételezés egyértelmű, mert a) nincs bizonyíték az ellenkezőjére, és b) nélküle lemondhat bármely csillagászat elvégzéséről, Asztrofizika , vagy egyáltalán a kozmológia, mivel ha az Androméda-galaxis fizikai törvényei valahogy eltérnek attól, ahol élünk, de a különbségek annyira finomak, hogy semmit sem tudunk észlelni onnan, ahol vagyunk - nos, elég nehéz odamenni és mérni őket. Erre a feltevésre azért van szükség, mert amikor arról beszélünk, hogy a dolgok hogyan hatnak egymással a galaktikus, még kevésbé univerzális skálán, általános relativitáselméletet kell használnunk. Sokkal jobb, ha az általános relativitáselmélet más galaxisokra ugyanúgy vonatkozik, mint a miénkre.

A második feltételezést kozmológiai elvként ismerik, amelynek erős empirikus támogatottsága van. Lényegében a kopernikuszi elv erősebb változata, amely szerint a Földnek nincs különösebb helye a kozmoszban.


Amit az ősrobbanás elmélete valójában mond

Általános tévhit, hogy az ősrobbanás a kozmikus eredet elméletét szolgáltatja. Nem. Az ősrobbanás egy olyan elmélet ..., amely a kozmikus evolúciót egy másodperc töredékével körülhatárolja, miután bármi is történt, hogy a világegyetem létrejöjjön, deegyáltalán nem mond semmit magáról a nulláról.És mivel az ősrobbanás elmélete szerint a durranás az, aminek állítólag az elején történt, az ősrobbanás elhagyja a durranást. Semmit nem árul el arról, hogy mi dörömbölt, miért dörömbölt, hogyan durrant, vagy őszintén szólva, hogy egyáltalán dörömbölt-e.- Brian Green,A kozmosz szövete, puhakötésű old. 272., kiemelés az eredetiben


A neve ellenére az ősrobbanás elmélete azt mondjasemmiarról, hogyan jött létre először az Univerzum. Más szóval, nem mond semmit magáról az ősrobbanásról. Csak annyit mond: „Rendben, ismerjük a fizika törvényeit ezen az energiaskálán, így 10 másodpercre vissza tudunk extrapolálni, de ezen túl még fogalmunk sincs, mi történt; szükségünk lenne egy kvantum elmélete gravitáció azért.' Ez a szakasz megadja az ősrobbanás elméletének ütemtervét.

A Planck-korszak

A Planck-korszak az abszolút nulla és kb. 10 másodperc (az azonos nevű Planck-idő) időszaka az Ősrobbanás után. Erre az időtartamra még nincs működő elméletünk, és alig vannak megfigyelési adatok - ennek megfelelően keveset lehet biztosan elmondani róla. Ezen rövid időkben és nagy energiákban azonban a gravitáció várhatóan olyan erős volt, mint a másik három alapvető erő (erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatás), és mind a négy erő egyesülhetett egybe.

Az univerzum azokban az időkben az voltrendkívülapró, sokkal kisebb, mint egy szubatomi részecske, forró és sima, még akkor is, ha a kvantumvariációk tágulni kezdenek, a sűrűség kis ingadozásait okozná rajta.

Nagy Egyesülés Korszak

Tíz másodperc elteltével az univerzum még mindig nagyon apró, annak ellenére, hogy kissé tágult, hideg K 10-re hűlt, ami a gravitáció elszakította a másik három erőt. Amíg a Standard modell részecskefizika nem képes befogadni olyan a Nagy Egységes Elmélet (GUT), számos elmélet meghaladja a standard modellt, pl. Szuperszimmetria, lehet. A kvantumtérelméletben (a részecske-kölcsönhatások leírása az alapvető szinten) a részecskék nem csupaszok tömegek - a tömeg az úgynevezett folyamat következménye spontán szimmetria megtörése . Az erősen szimmetrikus GUT-ban a részecskék tömegtelenek.


Infláció

A kozmikus inflációs koncepció azt javasolja, hogy a kezdeti pillanat után körülbelül 10 másodperccel, amikor 10K-ra hűlt, az univerzum gyors expanzión esett át, amely elsimította a fent említett sűrűségingadozásokat. Az inflációt Alan Guth fejlesztette ki az 1980-as évek elején, hogy megoldjon néhány problémát a szokásos Big Bang elmélettel. Ezek:

  1. A horizont problémája : Az anyag a jelenlegi világegyetemben rendkívül homogén; a galaxisok és a gázfelhők sűrűsége azonos, függetlenül attól, hogy melyik irányba nézünk. Továbbá a fotonok a kozmikus mikrohullámú háttér egy irányból megegyezik az ellenkező irányúval. Ezek a fotonok a világegyetem két pontjáról származnak, amelyek soha nem érintkeztek egymással. Mégis valahogy azonos hőmérsékletűek! Ennek megoldására csak akkor volt lehetőség, ha az Univerzum korai szakaszában nagyon gyorsan tágult.
  2. A laposság problémája : Kinematikai tesztek és a CMB-ingadozások adatai arra utalnak, hogy az Univerzum lapos. Ezenkívül a nagy léptékű struktúra csak akkor képződhet, ha az Univerzum lapos. Ha az Univerzum zárva lenne, a sűrűség sokkal nagyobb, mint a kritikus sűrűség, akkor ρ >> ρkrit, akkor az univerzum összeomlott volna a szingularitás régen. (Ezt a forgatókönyvet egyébként hívják a nagy ropogás. ) De ha ρ<< ρkritakkor az univerzum nagyon gyorsan elkezdett terjeszkedni, és a galaxisok és a nagyméretű szerkezet, amelyet ma látunk, nem tudtak kialakulni. Az infláció ezt úgy követeli meg, hogy a (klasszikus) inhomogenitásokat mossa le. Vagy pontosabban: a megfigyelhető univerzumnál jóval nagyobb méretű skálákra vannak feszítve. (Érdekes, hogy az infláció azt is megjósolja, hogy az univerzum különböző régiói ok-okozati összefüggésben vannak (vagyis nem tudnak kommunikálni egymással), ami lehetővé teszi a multiverzum lehetőségét.)
  3. A monopólus problémája : Sok nagy unifikációs elmélet (GUT) jósolja a létezését mágneses monopólusok , és ráadásul azt jósolják, hogy nagy számban termelődtek volna az Univerzum kezdeti nagyon forró állapotában. Ezek közül azonban nagyon keveset látunk a természetben. Az infláció úgy oldja meg a mágneses monopólusok rejtvényét, hogy viszonylag rövid idő alatt (a másodperc apró töredéke, de hosszabb, mint az univerzum élettartama az említett infláció megjelenése előtt) elterjed a hatalmas tereken - természetesen ez a pont vitatható, ha a belekben tévedtek, és egyáltalán nem léteznének monopóliumok-.
  4. A kezdeti ingadozási probléma : Mint fent említettük, a korai világegyetem kis és nagy sűrűsége volt a magja a galaxisok kialakulásának és a nagy léptékű szerkezetnek. A kérdés azonban továbbra is fennáll: miért vannak az ingadozások, és mi diktálja a formájukat? Az infláció azt mondja, hogy onnan vannakkvantum(nem klasszikus; ne feledje, ezeket eltünteti az infláció!) ingadozások, amikor az Univerzum Planck méretű volt. Ezután galaktikus skálákra erősítették őket. Az infláció megjósolja az ingadozások formáját is.

Ez az infláció sokkal gyorsabb sebességgel történt, mint az fénysebesség . Mire az Univerzum egy mikroszekundum öregedése volt, akkora volt, mint a Naprendszer., Amikor „csak” 10K-ra hűlt.

Természetesen az inflációval kapcsolatban feltett természetes kérdés: „Az anyag milyen furcsa formáját okozhatjahogy? Kiderült, hogy ha megfelelő skaláris mezővel rendelkezik, megfelelő potenciállal rendelkezik, akkor inflációs korszak következik be, amely kielégíti a fent felsorolt ​​problémák megoldásának feltételeit. A megfelelő potenciál felhasználásával el lehet intézni akecses kijárat. Ez azt jelenti, hogy zökkenőmentes átmenet lesz az inflációs korszakról a Friedman-terjeszkedésre. Számos konkrét inflációs forgatókönyv létezik (amelyek természetesen a potenciál kiválasztásából fakadnak).

És akkor mi vanvana „inflaton” , az azt kiváltó részecske? A fizikusok eredetileg azt gondolták, hogy a Higgs-mező az inflációt (vagy a Higgs-bozon vanaz inflaton). A potenciálnak (a Higgs-féle vagy mexikói kalap-potenciál) azonban nincsenek megfelelő tulajdonságai, ezért valamilyen más skaláris részecskének kell lennie az inflatonnak. Jelenleg úgy gondolják, hogy az inflaton a 'túlmutat a Standard modell ' részecske.

Egy másik fontos darab ebben a történetben a fáziskezelés, amely néven ismert átmelegítés. Az újramelegítés az a folyamat, amelynek során az inflációs mező lebomlik a többi részecskére, például kvarkok , elektronok és fotonok.

A kaotikus inflációelmélet, vagy a buborékuniverzum-elmélet vagy az örök inflációelmélet az infláció alternatív modellje. Andrei Linde fizikus és mások által 1986-ban kifejlesztett probléma megoldja az inflációs elmélet problémáját, nevezetesen az inflációs periódus befejezését. Azt mondja, hogy az ősrobbanás volt a multiverzum kezdete, a fénynél gyorsabb infláció soha nem ért véget és soha nem is fog végbemenni, és hogy az univerzumok az univerzumokon kívüli üres tér kvantumingadozásaiból fakadnak, bár az FTL terjeszkedés a multiverzummal ellentétben szinte azonnali véget ér amely ezt az ősrobbanás óta teszi és mindig meg fogja tenni.

A kozmikus mikrohullámú háttér tanulmányozására szánt űrmissziók adatai NASA 'sWMAPvagy EZ 'sPlanckerősen támogatják az inflációs elméletet, és az utóbbi eredményei a legegyszerűbb modelleket igazolják. Azonban még mindig sok inflációs modell közül lehet választani, és néhány kozmológus még mindig szkeptikus az említett elmélet iránt.

A kozmikus infláció nincs összefüggésben a makrogazdasági jelenséggel infláció , kivéve, ha a róla szóló könyvek évente valamivel többe kerülnek.

Electroweak korszak

Mivel az erős kölcsönhatás már a GUT-korszak vége után elszakította az elektromos gyenge kölcsönhatást, az inflációs korszakot néha az elektro-gyenge korszak részének tekintik. Az erős interakció külön erővé vált, de az elektromágnesesség és a gyenge interakció továbbra is egyesült. A fotonok (és Z bozonok) nem léteztek külön részecskékként - ezek valóban a W és B bozon kombinációi, és ez a kettő különálló részecskékként létezett akkor. Ezenkívül a W, W, W és B bozonok tömegtelenek voltak, bár W és W a harmadik legnagyobb tömegű részecske a standard modellben - a Higgs-mechanizmus révén nyerik a tömeget, amely megtöri az elektromos gyengeség szimmetriáját, és külön elektromágneses és gyenge interakció a mai világegyetemben.

Hőtörténet és nukleoszintézis

Az újramelegítés után leves volt a Standard Model részecskékből. Eleinte kvark-gluon plazma volt. A kvarkok és ragasztók nem kötődnek egymáshoz ezeken a magas energiákon. Eleinte ez rejtélyesnek tűnhet; állítólag a szín nem korlátozódik? Igen, de csak alacsony energiák mellett. Kvantum kromodinamika nevű sajátos tulajdonsággal rendelkezik aszimptotikus szabadság. Vagyis nagy energiáknál az erő valójában gyengül. Egyébként, amikor a plazma kellően lehűlt, a kvarkok és a gluonok össze vannak kötve barionok . Antibarionok (a barionok antirészecskéi) is jelen vannak, és megsemmisülnek a barionokkal. Úgy tűnik, hogy az anti- és báronok azonos mennyiségben termelődnek. Ha ez a helyzet állna fenn, akkor az összes antiarion megsemmisülne a baronokkal, és nem maradna baron. Nyilvánvalóan nem ez a helyzet, ezért bizonyos folyamatoknak biztosabbnak kellett lenniük a baronoknak, mint az anti-arionoknak. Más szóval, valamivel több volt a barion, mint az anti-baron. Ezen barionok egy része végül a hélium magjává vagy nehezebb elemekké vált a nukleoszintézis révén. A későbbiekben erről többet kell mondanunk, de először a leptonok hőtörténetét tárgyaljuk.

Először a termikus szétválasztásról kell beszélnünk. Tekintsünk két részecskefajt, A és B. Van valamilyen reakciójuk, amely hőháztartásban tartja őket. Ha a γ reakció sebessége kisebb, mint a tágulási sebesség (vagyis a Hubble-állandó), akkor a részecskék hőegyensúlyban vannak és azonos hőmérsékletűek. Ha ez a feltétel nem teljesül, a részecskék már nincsenek hőháztartásban, és azt mondják, hogy vannakleválasztva.A korai világegyetemben a neutrínók termikus egyensúlyban voltak minden mással. Egy bizonyos idő elteltével azonban az egyensúlyt fenntartó reakciósebesség nagyobb lett, mint a Hubble-állandó, és a neutrínók leváltak. Ma is láthatóaknak kellene lenniük, de mivel a különböző asztrofizikai forrásokból származó nagy energiájú neutrínók elárasztanák őket, nehéz lenne őket felismerni. Egyébként röviddel a neutrino leválasztása után az elektron-pozitron megsemmisítés történt. Csakúgy, mint a barion-antibaryon megsemmisítésnél, a korai világegyetemben a positronokhoz képest kissé elektronfeleslegnek kellett lennie.

Most, ahogy ígértük, megvitatjuk a nukleoszintézist. Semlegesek és protonok bizonyos reakciók kémiai egyensúlyban tartják. Miután ezeknek a reakcióknak a sebessége nagyobb, mint a tágulás sebessége, már nincsenek egyensúlyban, és a protonok és a neutronok aránya „kimerül”. Ez azt jelenti, hogy a neutron-proton arány állandó. Most néha egy neutron és egy proton összeolvad egy deutérium maggá. Ezeket össze lehet olvadni a hélium -4 mag, de a reakciók nem elég hatékonyak ahhoz, hogy ez megtörténjen. Amint a hőmérséklet kellően lehűl, megkezdődik a nukleoszintézis. A hélium rendkívül gyorsan összeolvad, messze az egyensúlytól. A gyakorlatban azonban kvázi-egyensúlyi közelítést alkalmazhatunk a nukleoszintézis-számításokhoz. Miután a reakció sebessége ismét nagyobb, mint a tágulás sebessége, a hélium bőség megfagy. Hasonló dolgok történnek a lítium és néhány más fém esetében is. (A csillagászok a fémeket bármi másra értik, csak hidrogént vagy héliumot.) Meg lehet számolni a bőséget az ősrobbanás nukleoszintézise után, és nagyjából 75% hidrogén, 25% hélium és nyomokban fémek vannak. Pontosan ez látható a csillagközi közegben.

Tehát most van egy (átlátszatlan) plazma ionizált hidrogén- és héliummagokból. Végül a hőmérséklet elég hűvös ahhoz, hogy az elektronok magokhoz kapcsolódjanak. Ez az úgynevezett korszak rekombináció. : az univerzum átlátszóvá vált a sugárzással szemben, amikor a kozmikus mikrohullámú hátteret képező fotonok ekkor már kibocsátódtak, (lásd további ).

Míg a sugárzás nagyon szabadon haladhatott az Univerzumon, ez egy sötét hely volt, amely hidrogén- és héliumatomoknál alig több volt. Ezek az úgynevezett „sötét középkorok” hétszázmillió évig tartottak, amíg az első csillagok létre nem jöttek, és végül felemelték ezt a sötét leplet.

Galaxis és nagy léptékű szerkezet kialakítása

Mint említettük, az inflációból származó kvantumingadozások a galaxis képződésének magjai lettek - a gravitációs instabilitás következtében nőttek, és a galaxisok és a nagyméretű szerkezet lettek, teknősök egészen lefelé galaxisok hálója és galaxishalmazok, amelyek nagy, szinte üres üregeket vesznek körül, ma látjuk. Innentől kezdve úgy tűnik, hogy az Univerzum evolúcióját jobban leírja a szokásos kozmológiai modell, az úgynevezett Lambda-CDM .

Az Ősrobbanás, mint robbanás

Értik az amerikaiak az ősrobbanás elméletét? Egy nemrégiben készült felmérésben'csak 39 százalék válaszolta helyesen (igaz), hogy' az univerzum hatalmas robbanással kezdődött '. Az arcán az amerikaiak nem nagyon értik a releváns kozmológiát, de a felmérés legalább részben téves. A tudósok nem értenek egyet abban, hogy az Ősrobbanást robbanásnak lehet-e nevezni. Tehát azok a válaszadók, akik tagadják, hogy az Univerzum robbanással kezdődött, két csoportot foglalnak magukba.

  1. Van, aki nem érti elég jól a tudományt ahhoz, hogy tudja, hogy az Univerzum kezdete robbanásként fogható fel.
  2. Vannak olyanok is, akik elég jól megértik a tudományt ahhoz, hogy tudják, az Ősrobbanás nem olyan volt, mint a robbanások, mivel általában megértjük a kifejezést.

Ez szemlélteti, hogy akár a pontosnak szánt felmérések is tévesek lehetnek. A szándékosan pontatlan felmérések az egyik ága áltudomány legjobb esetben is, de ami még rosszabb, ha szándékosan becsapják a felmérésben részt vevőket, vagy az eredményeket olvasókat.

Bizonyíték az ősrobbanásra

Négy elsődleges bizonyíték van az Ősrobbanásról, amelyek annyira megalapozottak, hogy az Ősrobbanás „négy oszlopának” nevezik őket. Míg más bizonyíték is létezik, ez a négy a legmeggyőzőbb.

1. pillér: Az Univerzum tágul

Lásd a témáról szóló fő cikket: táguló világegyetem

A 20. század elejéig a tudósok többsége statikusnak és változatlannak tartotta az Univerzumot. Edwin Hubble megfigyelései és elemzése azonban az 1920-as évek végén azt mutatta, hogy ez a feltételezés téves. Megállapította, hogy egy galaxis recessziós sebessége egyenesen arányos a megfigyelőtől mért távolságával. Ezt az eredményt Hubble törvényének nevezik; az arányosság állandóját Hubble állandójának nevezzük. Ezeknek a megfigyeléseknek két lehetséges magyarázata van.

  1. A Föld a galaxisok hatalmas robbanásának középpontjában áll.
  2. Az Univerzum egységesen tágul.

Az 1. magyarázat tarthatatlan, mert ellentmond a kozmológiai elvnek (lásd fentebb a kiindulási feltételezéseket). Ez megmagyarázza a 2. magyarázatot.

Ha a 2. magyarázat következményeit a múltba extrapolálják, akkor a megfigyelhető univerzum összes anyaga egyetlen ponton lett volna, körülbelül 13,8 milliárd évvel ezelőtt.

2. oszlop: kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás

A WMAP műhold által felvett háttérsugárzás

Ha az anyag a korai világegyetemben erősen összenyomódott, rendkívül forró és sűrű lett volna - olyannyira, hogy barionok nem képződhettek, még kevésbé atomok , és egyszerűen volt egy tenger elektronok , kvarkok , és fotonok . A fotonok folyamatosan kölcsönhatásba lépnek az elektron-kvark plazmával, folyamatosan képződnek és megsemmisülnek anélkül, hogy nagyon messzire mennének. Idővel az Univerzum eléggé lehűlt ahhoz, hogy a kvarkok barionokká (többnyire protonokká és neutronokká) egyesülhessenek. További lehűlés után, körülbelül 3-20 perc múlva, a protonok és a neutronok egyesülhetnek kis atommagokká (bár a legtöbb proton nem). Még nagyobb lehűlés után, mintegy 370 000 év elteltével, a sejtek elektronokkal egyesülve semleges atomokat alkothattak.

Miután az Univerzum eléggé kihűlt ahhoz, hogy az elektronok és az atommagok semleges atomokká tudják egyesülni, a fennmaradó fotonokat „felszabadították”, vagyis nagy távolságokat tudtak megtenni sugárzás anélkül, hogy kölcsönhatásba lépne egy töltött részecskével. Tehát, ha bekövetkezett az Nagy Bumm, meg kell látnunk ennek a sugárzásnak az egész teret átható jeleit, és minden irányban ugyanannak kell lennie. Mivel az Univerzum teljes egészében hőegyensúlyban bocsátotta ki, ennek a sugárzásnak a fekete test spektrális minta . Nem csak fekete test spektrum, hanem a legpontosabban mért fekete test. Az adatokat és az illesztett spektrumot bemutató ábrákon a hibasávok általában túl kicsiek ahhoz, hogy meg lehessen őket látni, és általában 400-szorosára méretezik, hogy láthatók legyenek.

A különféle kísérletekkel mért szögteljesítmény-spektrum, a legjobban illeszkedő ΛCDM modellel is.

Ezenkívül a sugárzás nagyon energikus, nagyon rövid hullámhosszú lett volna, amikor az Univerzum átlátszóvá vált fény . Az Univerzum tágulása azóta azonban meghosszabbította volna a sugárzás hullámhosszát, vagy ezzel egyenértékűen jelentősen lehűtötte volna. Az idő múlásával a sugárzás áttérne a röntgenszintről a ultraibolya , nak nek látható (jaj, jó, hogy akkor még nem létezett a szemünk), az infravörösre, a mikrohullámú sütő .

Ma bárki rádiótávcsővel mutathat az ég felé, és megtalálja a spektrum mikrohullámú tartományában tetőzött izotróp, fekete test sugárspektrumot, amelynek hőmérséklete átlagosan 2,726 Kelvinnek felel meg. Ha nem rendelkezik távcsővel, próbálja meg a tévé vételét egy nem létező csatornára hangolni; a statikus állapot egy része az ősrobbanásból származó sugárzás maradéka.

Jegyezzük fel azt a sok színes foltot, amelyek a WMAP műhold által készített kozmikus mikrohullámú háttér térképén láthatók, és nagyon kicsi (millió milliomod része K) hőmérséklet-különbséget mutatnak rajta. Legtöbbjük a kozmikus inflációban született szabálytalanságok, amelyek szinte az összes inflációt megelőzőt kitörölték, és ezek a magok, amelyek körül nőtt az Univerzum szerkezete. A szögteljesítmény-spektrum leírja, hogy ezek a variációk milyen skálán fordulnak elő. Ennek a spektrumnak a pontos alakja megjósolható elmélet alapján, és jó egyetértést mutat a kísérletekkel.

3. oszlop: A könnyű kémiai elemek bősége

Körülbelül három perccel az Nagy Bumm után kezdődik, és körülbelül húsz perccel később ér véget, az Univerzum hőmérséklete elég alacsony ahhoz, hogy protonok és neutronok képződhessenek, de még mindig elég forrók ahhoz, hogy nukleáris fúzió reakciók léphetnek fel. Ebben az időszakban az Univerzum héliumának nagy része képződött (a csillagfúzióval hozzáadott hélium mennyisége kicsi az ősmennyiséghez képest). Ezenkívül bizonyos fényelemek, mint pl deutérium és a lítium és a berillium bizonyos izotópjai nem képződhetnek jelentős mennyiségben a csillagfúziós reakciókban, mivel bármely olyan csillagmag, amely eléggé forró ahhoz, hogy létrejöjjön, szintén elég forró ahhoz, hogy elegendő idő mellett továbbra is nehezebb elemekké olvaszthassa őket össze. Ezek az elemek csak a csillag élettartamánál jóval rövidebb fúziós korszakban hozhatók létre.

Amint megfigyeltük, az anyag összetétele az univerzumban alapvetően 75% hidrogént és 25% héliumot tartalmaz, nyomokban a fényelemek keletkeznek a nukleoszintézis korszakában. Ennél is hűvösebb, hogy meg lehet jósolni ennek az anyagnak a relatív bőségét egyetlen paraméter, a foton / barion arány felhasználásával. A helyes foton / barion arány meghatározható a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás apró ingadozásainak mérésével. A kozmikus mikrohullámú háttérből származtatott foton / barion arány értékének felhasználásával az előre jelzett elemi arányok kiszámításához rendkívül közel állnak a spektroszkópián megfigyelt számok.

4. oszlop: Galaktikus morfológia és eloszlás

A tőlünk távoli galaxisok sokak fényévek távol, tehát amikor megfigyeljük őket, olyanokat látunk, amilyenek régen voltak a könnyű utazási idő . Következésképpen nagyon jó ötleteket kaphatunk a csillagképződésről, a galaxisképződésről, a galaxishalmazok kialakulásáról és a szuperklaszterképződésről, mert láthatjuk, hogy ezekről a dolgokról pillanatképek történnek a különböző korszakokban. Kiderült, hogy a régen kialakult galaxisok teljesen különböznek a közeliektől, amelyeket ma látunk, csillaggal és csillaggal mérve kvazár képződés.

Ezek a megfigyelések arra engednek következtetni, hogy az Univerzum más volt a múltban, mint most, ami bizonyíték az univerzum „stabil állapotú modelljével” szemben, amely alternatívája volt az ősrobbanásnak, mielőtt a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást felfedezték. Manapság nagyjából minden tudós elismeri, hogy a Nagy Bumm a gondolkodásmód az univerzum korai kialakulásában és növekedésében.

Kreationisták

Természetesen bármikor,Bármikét adott tudós véletlenül sem ért egyet az elmélet legkisebb vonatkozásában, a beszélgetés az bányászott bármilyen idézetre amelyet félre lehetne támogatni kreacionizmus . Mindazonáltal az Univerzum fejlődésével kapcsolatos minden vita szigorúan korlátozott lesz - megfigyeléseink egészét az űr egyetlen apró sarkából, egy szempillantás alatt végezzük. Még nem fejeztük be a tanulást.

Sok kreacionista gyakran félrevezet az ősrobbanás elméletét, mivel csak néhányan értik az elméletet és annak következményeit - amikor nem írnak le egy olyan rendetlenséget, amely alig vagy egyáltalán nem hasonlít rá, egészen a keveredésig Genezis versek, egy nagyon gyakori állítás az alábbiakban kifejtésre kerül, hogy az Univerzum a semmiből származik, és semmi sem a semmiből származik, ezért az elmélet érvénytelen, figyelmen kívül hagyva a továbbiakban ismertetett érveléssel kapcsolatos kérdéseket.

Természetesen és a fenti félrevezetések mellett a Bibliához is folyamodhatnak, és vagy állíthatják, mivel ott nem említik az ősrobbanást, vagy hogy az említett könyvben leírt események ( Szűz születése , a Nap elsötétedése Jézus halála után stb.) sokkal hihetőbb, hogy bekövetkeztek, még akkor is, ha az utóbbi események bizonyítékaisokkal kevésbémint az előbbinek.

Hogyan hozzunk létre egy univerzumot

Dr. Guth és mások remélik, hogy kitalálják, hogyan lehetne létrehozni egy univerzumot a laboratóriumban. Guth egyszer egy interjúban kijelentette:

Valójában több más emberrel dolgoztam együtt egy ideig, hogy elvileg lehetséges-e új univerzumot létrehozni a laboratóriumban. Hogy valóban működik-e vagy sem, nem tudjuk biztosan. Úgy tűnik, valószínűleg működni fog. Valójában biztonságos univerzumot létrehozni az alagsorban. Nem fogja kiszorítani a maga körüli univerzumot, annak ellenére, hogy óriási mértékben növekedne. A növekedés során valóban létrehozná saját terét, és valójában egy nagyon rövid másodperc töredéke alatt teljesen elszakadna Univerzumunktól, és elszigetelt, zárt univerzumként fejlődne kozmikus arányokra növekvő mértékben anélkül, hogy kiszorítaná azt a területet, amelyet mi jelenleg igényt támaszt.

Kérdés

- Mi volt ottelőtta nagy Bumm?'

Valójában elfogadható és logikailag megalapozott ötletek

  • - A kérdés értelmetlen, mert nem volt idő (vagy hely) bármi létezéséreban ben, tehát a szóelőttértelmetlen. ' Erre az értelmetlenségre kiváló hasonlatban mutatott rá Stephen Hawking , aki a kérdést úgy írta le, mintha „azt kérdeznénk, mi van az északi sarktól északra”. (Vagy csak kérdezzen ezek az emberek, akik olyan messze vannak északon, hogy egy iránytű valójában nyugatra mutat.
  • - A multiverzum az ősrobbanás előtt létezett.
  • 'Csak a semmi, amelyből egy kvantumingadozás jelent meg, amely az Ősrobbanás lenne'
  • „Maga az Univerzum örökké létezett az ősrobbanás előtt, valószínűleg kozmikus tojástörésű frakcióként (például„ kvantum pokolként ”(végtelenül forrón és téridő nélkül)), mielőtt fellendült volna.
  • 'A válasz meghaladja a jelenlegi tudományos ismereteket' (ami nem jelenti azt, hogy a választ itt kell megtalálni természetfölötti , Vallás , vagy áltudomány )
  • 'Alternatív megoldásként az Univerzum vagy bármi, ami megelőzte a fenti példákban, egyszerűenvannyers erővel, létének oka vagy magyarázata nélkül ”

Hatalmas és elhanyagolt válaszok

Az ősrobbanással kapcsolatos ismeretek határa Planck idő . A Planck-idő a legrövidebb értelmes időtartam. Valahol 10 másodperc körül van, ami rendkívül rövid, de nem nulla . Nem lehet tudni, mi történt kevesebb, mint egy Planck-idő után az Nagy Bumm után. Valójában nem csak nem lehet tudni, mi történt, valójában értelmetlen a kérdést is feltenni. Ebben az esetben a Nagy Durranás előtt történtek kérdése szintén értelmetlen. Csak össze kell raknunk, és folytatnunk kell az értelmes kérdéseket. Ahogy Brian Greene fogalmazott: „Gyakori tévhit, hogy az Ősrobbanás a kozmikus eredet elméletét szolgáltatja. Nem. Az Ősrobbanás egy olyan elmélet ..., amely a kozmikus evolúciót egy másodperc töredékével körülhatárolja, miután bármi is történt, hogy az univerzum létrejött,egyáltalán nem mond semmit magáról a nulláról.És mivel az ősrobbanás elmélete szerint a durranás az, aminek állítólag az elején történt, az ősrobbanás elhagyja a durranást. Semmit nem árul el arról, hogy mi dörömbölt, miért dörömbölt, hogyan dobbant, vagy őszintén szólva, hogy egyáltalán dörömbölt-e. Mondhatnánk, hogy az ősrobbanás elmélete az univerzum eredetét jelenti, aminek elmélete evolúció az ősnemzés .

Hawkingé könyvAz idő rövid történeteindokolt magyarázatot ad az Ősrobbanásról és az azt követő eseményekről, de közkedveltnek tartják, hogy az olvashatatlanságig intenzíven sűrű. Újabb könyvAz idő rövidebb történeteazóta megjelent.

Julian Barbour azt javasolja valóság egyszerűen semmire sem vonatkozik az alfa ponton, mint nyers tény, ugyanúgy Anglia magyarázat nélkül a Land's Endnél fekszik a tenger mellett.

Mindennek az elmélete?

Figyelemre méltó a modern fizika oszlopai, kvantummechanika és az általános relativitáselmélet, elég következetesen működnek együtt ahhoz, hogy a kozmológia tudományága, az Univerzum egészének tanulmányozása szülessen. Sok kérdésre megválaszolták, de sok maradt.

Kiegészítés: Istenem?

A csíkos teológusok megpróbálták az elméletet Isten létezésének „bizonyítékaként” felhasználni. Jól Goddidit :

- Hogyan indította el az Ősrobbanást, ha nem egy természetfölötti lény? kérdezik.
Amire csak egy válasz szükséges:
- Hogyan hozta létre a természetfeletti lény, ha nem egy természetfeletti lény?
Ami változatlanul oda vezet külön könyörgés : 'Isten Isten, ezért mentesül a lehetséges és a lehetetlen alól, mivel időtől és tértől függetlenül létezik.
Amire ismét csak egyetlen válasz szükséges:
- Ha időtől és tértől függetlenül létezik, akkor miért kellettteremt(ami azt jelenti, hogy olyasmit készítsenek, ami korábban még nem létezett) az univerzumot, hogy létezhessen?
...stba végtelenig.

(Az Ősrobbanás Isten bizonyítékaként való felhasználásának másik módja az általános tévhitre utal, hogy durranás volt. Mondván: „Az ősrobbanás akkor történt, amikor Isten azt mondta:„ Legyen világosság ”. Ez figyelmen kívül hagyja azt a tényt, hogy évmilliók óta a fény az univerzum sűrűsége miatt nem terjedhetett.) Ez a paradoxon megoldhatatlan, így végül a hit vagy annak hiánya.

Ban benAz idő rövid története, Stephen Hawking felvázolja a matematikai használatátképzeletbeli időaminek eredményeként az univerzum hiperszférikus jellegűnek minősül kezdet és vég nélkül - ezek csupán egy 'felszínen' mutatnak, amelyek nem különböztethetők meg másoktól. Az eredmény az, hogy megszűnik a „kezdet” és az „ok” követelménye, valamint a hit iránti igény (olyan fogalom, amelynek nincs helye a tudományban).

Érdekes módon az ősrobbanás elméletét először egy katolikus pap és Georges Lemaître fizika professzor javasolta. Először a közeli ködök vöröseltolódásának felfedezése után hívta fel az elméletet a közvélemény figyelmébe, bár Fred Hoyle volt az, aki gúnyos kifejezésként fogalmazta meg a tényleges nevet. (Nagyjából ugyanúgy Rene Descartes „képzeletbeli számokat” mint megalázó kifejezést Cardano / Bombelli komplex számaihoz.) Összehasonlítva a jelenlegi Nagy Bumm elmélettel, amely olyan aspektusokat tartalmaz, mint az infláció, Lemaître feltételezte, hogy az Univerzum minden anyaga egy „ősi atomból” származik, ma inkább általában szingularitásként írják le.

Tehát mi lesz ezután?

Az univerzum ettől a ponttól kezdve:

  1. Táguljon, amíg ki nem tágul, nem omolhat vissza magába . Végül az anyag és az energia annyira eloszlik, hogy egyetlen részecske sem lépne kölcsönhatásba. Ezt hívják „az univerzum hőhalálának”.
  2. Táguljon folyamatosan, de csökkentse a tágulás sebességét, aszimptotikusan elérve a 0 értéket . Ebben a forgatókönyvben az Univerzum is hőhalálba kerülne.
  3. Táguljon folyamatosan, de lassabban és lassabban, amíg a gravitáció el nem veszi az erejét, és az egész tömeget szingularitásba tömöríti. , talán elindít egy újabb Nagy Bummot.

A negyedik lehetőség, amelyet csak nemrég fedeztek fel, az, hogy a terjeszkedés az Univerzumig folyamatosan gyorsul atomi szinten szakad szét . (A „Big Rip”.) A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, a gravitációs lencse és a legfontosabb, a szupernóvák jobb mérése által végzett legfrissebb vizsgálatok arra a felfedezésre vezettek, hogy a terjeszkedés valóban gyorsul. Ennek a gyorsulásnak a lehetséges magyarázata az a tény, hogy az Univerzum tágulásával a sötét anyag sűrűsége csökken, míg a sötét energia állandó marad, ami a sötét energia esetleges túlsúlyához vezet, ami viszont a terjeszkedést vezérli.