Didysis sprogimas ir visko kilmė

Kaip prasidėjo visata? Tai klausimas, kurį mokslininkai ir filosofai apmąstė per visą istoriją, žvelgdami į žvaigždėtą dangų aukščiau. Atsakymą pateikti turi astronomijos ir astrofizikos darbas. Tačiau tai nėra lengva išspręsti.

Pirmieji svarbiausi atsakymo žvilgsniai kilo iš dangaus 1964 m. Tada astronomai Arno Penziasas ir Robertas Wilsonas aptiko mikrobangų signalą, palaidotą duomenyse, kurių jie ėmėsi ieškoti signalų, sklindančių iš „Echo“ balionų palydovų. Tuo metu jie manė, kad tai tiesiog nepageidaujamas triukšmas, ir bandė išfiltruoti signalą.

Tačiau paaiškėja, kad tai, ką jie aptiko, atsirado neilgai trukus po Visatos pradžios. Nors tuo metu jie to nežinojo, jie atrado Kosminis mikrobangų fonas (CMB). CMB buvo nuspėjama teorija, vadinama Didžiuoju sprogimu, kuri pasiūlė, kad Visata prasidėjo kaip tankiai karštas kosmoso taškas ir staiga išsiplėtė į išorę. Dviejų vyrų atradimas buvo pirmieji to pirmykščio įvykio įrodymai.

Nuo ko prasidėjo visatos gimimas? Anot fizikos, visata egzistavo iš išskirtinumo - terminas fizikai vartoja apibūdinti kosmoso sritis, kurios nepaiso fizikos dėsnių. Jie labai mažai žino apie išskirtinumus, tačiau žinoma, kad tokie regionai egzistuoja Juodosios skylės. Tai regionas, kuriame visos juodosios skylės sukauptos masės suspaudžiamos į mažą tašką, be galo masyvų, bet taip pat labai, labai mažą. Įsivaizduokite, kad užmaskuosite Žemę taip, kad ji būtų tiksliai nustatyta. Ypatumas būtų mažesnis.

Tai nereiškia, kad visata prasidėjo kaip juodoji skylė. Tokia prielaida keltų klausimą, ar kažkas egzistuoja prieš tai Didysis sprogimas, kuris yra gana spekuliatyvus. Iš esmės prieš tai nieko nebuvo, tačiau faktas sukuria daugiau klausimų nei atsakymų. Pavyzdžiui, jei iki Didžiojo sprogimo nieko nebuvo, kas pirmiausia sukūrė išskirtinumą? Tai „gotcha“ klausimas, kurį astrofizikai vis dar bando suprasti.

Tačiau sukūrus išskirtinumą (kad ir kaip nutiko), fizikai gerai supranta, kas įvyko toliau. Visata buvo karštoje, tankioje būsenoje ir pradėjo plėstis per procesą, vadinamą infliacija. Ji ėjo nuo labai mažos ir labai tankios, iki labai karštos būsenos. Tada jis atvėso plečiantis. Šis procesas dabar vadinamas Didžiuoju sprogimu - terminu, kurį pirmą kartą sukūrė seras Fredis Hoyle'as per 1950 m. Per Britanijos transliuotojų korporacijos (BBC) radijo transliaciją.

Nors šis terminas reiškia tam tikrą sprogimą, iš tikrųjų nebuvo jokio proveržio ar sprogimo. Tai tikrai buvo greitas erdvės ir laiko plėtimasis. Pagalvokite apie tai, kaip susprogdinti balioną: kai kas nors pučia orą, baliono išorė išsiplečia į išorę.

Pati ankstyvoji visata (vienu metu po kelių sekundės dalių po Didžiojo sprogimo pradžios) nebuvo saistoma fizikos dėsnių, kaip mes juos šiandien žinome. Taigi niekas negali tiksliai numatyti, kaip tuo metu atrodė Visata. Vis dėlto mokslininkai turėti sugebėjo apytiksliai parodyti, kaip vystėsi visata.

Pirma, kūdikių visata iš pradžių buvo tokia karšta ir tanki, kad net elementariosios dalelės tokie kaip protonai ir neutronai negalėjo egzistuoti. Vietoj to, skirtingos rūšys materija (vadinama materija ir anti-materija) susidūrė kartu, sukurdami gryną energiją. Visatai pradėjus atvėsti per pirmąsias minutes, pradėjo formuotis protonai ir neutronai. Lėtai protonai, neutronai ir elektronai susiliejo, sudarydami vandenilį ir nedidelį kiekį helio. Per tuos milijardus metų, po kurių susiformavo žvaigždės, planetos ir galaktikos, sukurti dabartinei visatai.

Taigi, grįžkime į Penzias ir Wilson bei CMB. Ką jie rado (ir už kuriuos laimėjo Nobelio premija), dažnai apibūdinamas kaip Didžiojo sprogimo „aidas“. Tai paliko savąjį parašą, kaip ir kanjone girdimas aidas žymi originalaus garso „parašą“. Skirtumas tas, kad vietoj garsinio aido Didžiojo sprogimo užuomina yra šilumos ženklas visoje erdvėje. Šį parašą specialiai ištyrė kosminis laivas "Cosmic Background Explorer" (COBE) ir „Wilkinson“ mikrobangų anizotropijos zondas (WMAP). Jų duomenys pateikia aiškiausius kosminio gimimo įvykius.

Kol Didysis sprogimas teorija yra plačiausiai priimtas modelis, paaiškinantis visatos ištakas ir kurį palaiko visi stebėjimo įrodymų, yra ir kitų modelių, kurie naudoja tuos pačius įrodymus, kad pasakytų šiek tiek kitokį istorija.

Kai kurie teoretikai teigia, kad Didžiojo sprogimo teorija remiasi klaidinga prielaida - kad Visata pastatyta ant nuolat besiplečiančio erdvės laiko. Jie rodo statinę visatą, būtent tai iš pradžių buvo numatęs Einšteino teorija bendrasis reliatyvumas. Einšteino teorija buvo tik vėliau modifikuota, kad atitiktų visatos plėtimosi būdą. Ir plėtra yra didelė istorijos dalis, ypač dėl to, kad ji egzistuoja tamsi energija. Galiausiai visatos masės perskaičiavimas tarsi patvirtina Didžiojo sprogimo įvykių teoriją.

Nors mūsų supratimas apie tikruosius įvykius vis dar nėra išsamus, CMB duomenys padeda formuoti teorijas, paaiškinančias kosmoso gimimą. Be Didžiojo sprogimo negalėtų egzistuoti žvaigždės, galaktikos, planetos ar gyvybė.

• Didysis sprogimas yra vardas, suteiktas visatos gimimo įvykiui.
• Manoma, kad didysis sprogimas įvyko maždaug tada, kai prieš maždaug 13,8 milijardo metų kažkas pradėjo plėsti mažytį išskirtinumą.
• Šviesa netrukus po Didžiojo sprogimo yra aptinkama kaip kosminė mikrobangų radiacija (CMB). Tai atspindi šviesą iš tų laikų, kai naujagimio visata apšvietė praėjus maždaug 380 000 metų po Didžiojo sprogimo.

• "Didysis sprogimas." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• „Visatos ištakos“. Nacionalinė geografija, „National Geographic“, balandžio 24 d. 2017 m., Www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Atnaujino ir redagavo Carolyn Collins Petersen.