Kas yra Didysis sprogimas?

Neturėdami prieigos prie laiko mašinos, negalėsime pamatyti, kaip atsirado visata. Tačiau tai nereiškia, kad mokslininkai yra bejėgiai. Fizikams nereikia laiko mašinos – jie turi matematiką. Tiesą sakant, naudojant analoginį radijo imtuvą, jūs taip pat galite išgirsti mūsų visatos pradžios atgarsius, plėtimosi teoriją, kurią vadiname Didžiuoju sprogimu.

Kaip Didysis sprogimas gavo savo pavadinimą

Nepaisant pavadinimo, Didysis sprogimas nebuvo sprogimas. Vietoj to, tai buvo greitas mažo materijos taško pasikeitimas į didžiulę ir besiplečiančią visatą. Prieš Didįjį sprogimą nebuvo visatos, kurioje galėtų įvykti sprogimas. Kyla akivaizdus klausimas, į ką visata plečiasi? Daugiau apie tai vėliau. Pirminis teorijos terminas buvo pirmykštė arba singuliarumo kilmė, kurią 1931 m. pasiūlė Georgesas Lemaîtreinas. Pagrindinė priešinga idėja buvo pavadinta pastovios būsenos modeliu, kurio šalininkai tikėjo, kad visata neturi pradžios, bet tęsiasi amžinai atgal. Fizikas Fredas Hoyle'as palaikė pastovios būsenos modelį. 1949 m. kovo 28 d. Hoyle'as davė interviu, kuriame singuliarumo kilmę paniekinamai pavadino „didžiojo sprogimo idėja“, vėliau pavadino ją neracionalia. Nepaisant to, pavadinimas įstrigo.

Edis Brockas žmogus-voras

Kas tai išsprendė?

Galutinį Didžiojo sprogimo modelį per dešimtmečius sukūrė skirtingi mokslininkai. Kiekvieną kartą, kai fizikai dirbo ties savo teorija, jie išplėtė supratimą. 1931 m. Georges'ui Lemaîtreinui paskelbus savo idėjas, matematinius modelius tobulino Rogeris Penrose'as, Stephenas Hawkingas ir George'as F. R. Ellisas 1968 ir 1970 m. Nuo 1970 iki 1990 m. Didžiojo sprogimo modelio ypatybės buvo būdingos. Tada, 1981 m., Alanas Guthas padarė persilaužimą. Jis suprato, kad ankstyvojoje visatoje buvo greito plėtimosi metas, kurį jis vadino infliacija. Dešimtajame dešimtmetyje teleskopų technologijų pažanga leido fizikai tiksliai išmatuoti kosmosą ir rasti galutinius Didžiojo sprogimo modelio įrodymus ir netikėtai atrado, kad visatos plėtimasis spartėja.

Didžiojo sprogimo įrodymai

Yra keturi įrodymai, kartais vadinami „stulpais“, įrodantys Didžiojo sprogimo modelį. Visatos plėtimasis. Naudodami galingus teleskopus mokslininkai mato, kad viskas nuo mūsų tolsta. Tai nereiškia, kad esame visatos centre – tai reiškia, kad pati erdvė plečiasi. Todėl žinome, kad jis kažkada buvo mažesnis, ir tai palaiko Didžiojo sprogimo modelį Kosminės mikrobangos Mikrobangų krosnelės yra radiacijos rūšis. Keletas tyrimų įrodė, kad kosminės mikrobangos egzistuoja tokiu būdu, kuris patvirtina teoriją, kad Visata atsirado kaip mažas materijos taškas ir išsipūtė. Aukščiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduota ankstyvoji visata ir kosminės mikrobangos.

Daugiau Didžiojo sprogimo įrodymų

Elementų nukleosintezė Kai kosmosas buvo naujas, daugiausia buvo vandenilis, helis ir kiti lengvieji elementai. Sunkesni elementai vėliau susiformavo žvaigždžių viduje. Didžiojo sprogimo modeliu pagrįstos lygtys taip tiksliai numato šviesos elementų kiekį, kad mokslininkai tai laiko teorijos teisingumo įrodymu. Galaktikos formavimasis Galaktikos yra žvaigždžių spiralės. Mūsų saulės sistema yra Paukščių Tako pakraštyje, kurį galite pamatyti giedromis naktimis – tai tankesnis mūsų galaktikos centras. Naudodami galingus teleskopus, mokslininkai gali matyti tiek toli, kad žvelgia atgal, nes šviesa keliauja daug laiko. Turime fotografinių įrodymų, kad ankstyvosios galaktikos atrodė kitaip, o tai reiškia, kad pastovios būsenos visatos modelis yra neteisingas.

Šie keturi įrodymų ramsčiai yra svarbiausias įrodymas, kad mūsų visata atsirado kaip mažas ir itin tankus taškas, kuris greitai plėtėsi.

Didžiojo sprogimo pirmoji sekundė

Prieš 13,7 milijardo metų atsirado visata. Pirmosios akimirkos turi mokslinius pavadinimus, apibūdinančius tai, kas nutiko. Kiekvienas skyrius yra labai trumpas. Pirmasis buvo;

• Planko epocha nuo nulio sekundžių iki 10-43 sekundžių. Tai sutrumpintas 0,000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000. Šiuo metu visata yra maža ekstremalios temperatūros ir masės specifika.
• Didžioji susivienijimo epocha iki 10-36 sekundžių. Susidaro gravitacija ir elementarios dalelės.
• Infliacijos epocha iki 10-32 sekundžių. Spartus plėtimasis, kai visata nuo mažyčio plotelio, mažesnio už tašką, pereina į obuolio dydį.
• Electroweak epocha iki 10-12 sekundžių. Susidaro tokios dalelės kaip Higso bozonas.
• Kvarkų epocha iki 10-6 sekundžių. Kvarko dalelės susiduria ir daugelis jų sunaikinamos, tačiau vienas iš 2 milijardų išgyvena.
• Hadronų epocha iki 1 sekundės. Visata atvėso iki trilijono laipsnių Celsijaus. Susidaro protonai ir neutronai.

Visata auga ir vėsta

Per kitus kelis etapus visata toliau plečiasi ir vėsta. Nuo 1 sekundės iki 20 minučių visatos temperatūra sumažėja iki 1 milijardo laipsnių Celsijaus. Visata atvėso, nes jos dydis augo, nes dalelės vis toliau viena nuo kitos. Esant tokiai temperatūrai, protonai ir neutronai susijungia ir sudaro pirmuosius šviesos elementų atomus. Pirminiai elementai ir šiandien yra labiausiai paplitę visatoje: vandenilis, helis ir litis.

Po 300 000 metų visata buvo 3000 laipsnių. Daug karščiau nei šiandien, kai yra minus 240 laipsnių. Kita era yra tamsusis amžius, kuris truko 150 milijonų metų. Žvaigždžių nėra, bet yra protonų. Protonų dalelės sukuria kosminę spinduliuotę, kurią mokslininkai gali matyti šiandien. Jei nustatysite radiją į dažnį be stoties, maždaug 1% išgirstos statinės bangos yra ši spinduliuotė.

Žvaigždžių ir galaktikų susidarymas

Iki 300 milijonų metų po kosmoso susiformavimo šviesos nebuvo, nes nebuvo žvaigždžių. Žvaigždės susiformavo nuo 300 iki 500 milijonų metų po Didžiojo sprogimo ir formuojasi iki šiol. Prieš žvaigždes kosmosas buvo vandenilio ir kitų lengvųjų dujų mišinys. Atomai nebuvo tolygiai pasiskirstę. Lėtai laikui bėgant gravitacija pritraukė atomus vienas prie kito. Kai vandenilio koncentracija buvo pakankamai didelė, glaudžiai susikaupusio vandenilio šiluma pradėjo branduolių sintezę, kuri sukūrė žvaigždes. Žvaigždės gravitacijos traukė viena kitą ir sudarė paprastas ovalo formos galaktikas.

Pirmosios žvaigždės buvo 100 kartų didesnės už mūsų saulę ir gyvavo neilgai. Kai jie sprogo kaip supernova, buvo sukurti sunkesni elementai, įskaitant anglį. Taip susidarė tankesni materijos debesys. Medžiagą paveikė gravitacija, todėl ji judėjo ir sukosi.

Susiformuoja planetos ir saulės sistemos

Praėjus aštuoniems su puse milijardo metų po Didžiojo sprogimo, buvo pakankamai medžiagos ir sunkesnių elementų planetoms sukurti. Lygiai taip pat, kaip žvaigždžių formavimasis gravitacija sutraukė sunkesnių elementų atomus, kol dalelių tankio sukurta šiluma pradėjo branduolines reakcijas. Užuot kūrę šviesą degindami vandenilį, sunkesni elementai susijungė ir sukūrė uolėtas planetas ir dujines milžiniškas planetas. Visos planetos susiformavo aplink žvaigždę, o gravitacijos jėga sukelia planetų sukimąsi ir skrieja aplink žvaigždę.

Visata vis dar plečiasi

Nors netrukus po Didžiojo sprogimo Visata plėtėsi daug greičiau, ji plečiasi ir šiandien. Mokslininkai kadaise manė, kad visata pati savaime sugrius ir galbūt prasidės naujas Didysis sprogimas pasikartojančiame visatos kūrimo cikle. Tačiau dabar fizikai įrodė, kad to nebus. Vietoj to, visata nuolat plėsis amžinai. Tolimoje ateityje visata taip išsiplės, kad kiekvienas atomas bus per toli vienas nuo kito, kad gravitacija juos paveiktų. Kai tai įvyks, negalės susiformuoti naujos žvaigždės ar planetos, o visata taps šalta ir tamsu.

Žmogaus voro veikėjų sąrašas

Ko mokslas dar nežino

Nors mokslininkai turi išsamų supratimą apie pirmuosius mūsų visatos momentus ir evoliuciją, vis dar yra neapibrėžtumo sričių. Viena didžiausių paslapčių yra tai, kas suformavo išskirtinumą, dėl kurio kilo Didysis sprogimas. Kitas dalykas yra tai, kas egzistavo prieš visatos susidarymą. Šie klausimai gali būti neatsakomi, tačiau yra daug teorijų, kurias siūlo teoriniai fizikai. Bendra teorija teigia, kad yra kelios visatos, kurių kiekviena turi šiek tiek skirtingus fizikos dėsnius. Galbūt toliau tyrinėdami ir studijuodami atrasime atsakymus į šias paslaptis.