Hvordan har vores univers? Da det viste sig at i tilsyneladende uendelige rum? Og end det vil være, når mange millioner og milliarder af år? Disse spørgsmål plaget (og fortsætte med at rive) hovederne af filosoffer og videnskabsmænd, der synes, at der siden begyndelsen af tid, og dermed give anledning til mange interessante og til tider skøre teorier. I dag er de fleste astronomer og kosmologer er kommet til en Generel enighed om, at universet som vi kender det, var resultatet af en kæmpe eksplosion, der gav fødsel til ikke kun den største del af sagen, men som var kilde til de grundlæggende fysiske love, ifølge hvilke der er de rum, der omgiver os. Det er den såkaldte Big Bang teori.
Det grundlæggende i Big Bang-teorien er forholdsvis enkel. Kort efter at det hele har eksisteret, og nu eksisterende i Universet af sagen kom på samme tid — om 13,8 milliarder år siden. På det tidspunkt alle spørgsmål eksisteret i en meget kompakt resume af en kugle (eller punkt) af uendelig tæthed og temperatur. Denne tilstand blev kaldt singularitet. Pludselig, singulariteten begyndte at udvide sig og gav anledning til, at Universet som vi kender det.
Det skal bemærkes, at teorien om Big Sandblæsning er kun en af de mange foreslåede hypoteser for dens forekomst (for eksempel, der er teorien om et stationært Univers), men det fik den bredeste accept og popularitet. Ikke kun hun forklarer, at kilden til alle de kendt sag, af fysikkens love, og en stor struktur af Universet, som det også beskrives årsagerne til udvidelse af Universet og mange andre aspekter og fænomener.
Den kronologi af begivenheder i Big Bang-teorien
Baseret på viden om den aktuelle tilstand af Universet, forskere tyder på, at alle var til at begynde med et enkelt punkt med uendelig tæthed og en begrænset tid, der begyndte at udvide sig. Efter den første udvidelse, ifølge teorien, at universet gennemgik en fase af køling, hvilket gav mulighed for subatomare partikler, og senere simple atomer. Kæmpe skyer af disse elementer senere antikke alvor begyndte at danne stjerner og galakser.
Alt dette i henhold til de antagelser af forskere, begyndte omkring 13,8 milliarder år siden, og så dette udgangspunkt anses for Universets alder. Ved at undersøge forskellige teoretiske principper, eksperimenter, der involverer partikelacceleratorer og høj-energi Stater, og ved at foretage astronomiske forskning i de fjerneste hjørner af Universet forskere har udledt, og foreslog den kronologi af begivenheder, der begyndte med Big Bang og Universet har førte til sidst til, at tilstanden af kosmisk evolution, som er det sted at være nu.
Forskerne mener, at de tidligste tider af Universets oprindelse — som varede fra 10-43 til 10-11 sekund efter Big Bang er stadig genstand for uenighed og diskussion. Hvis du mener, at fysikkens love, som vi nu kender ikke kunne eksistere på dette tidspunkt, er det meget vanskeligt at forstå, hvordan til at regulere de processer i den tidlige Univers. Hertil kommer, at eksperimenter ved hjælp af de former for energi, der kunne være til stede på det tidspunkt, stadig ikke er blevet gennemført. Alligevel, mange teorier om oprindelsen af Universet i sidste ende enige om, at der på et tidspunkt har haft et udgangspunkt, som det startede.
Den æra af singulariteten
Også kendt som Planck epoke (eller Planck-æraen), betragtes som den tidligst kendte perioder af Universets evolution. På dette tidspunkt, at alt stof var indeholdt i et enkelt punkt med uendelig tæthed og temperatur. I løbet af denne periode, forskerne mener, at kvantemekaniske effekter af den gravitationelle vekselvirkning domineret over den enkelte, og ikke en af fysisk styrke er ikke lig med tyngdekraften.
Planck-æraen angiveligt har varet fra 0 til 10-43 sekund, og det blev navngivet, så fordi at måle dens varighed kan kun være Planck tid. På grund af den ekstreme temperatur og uendelig tæthed sagen tilstand af Universet i denne periode var meget ustabil. Efter at kom perioder af udvidelse og afkøling, der førte til fremkomsten af de grundlæggende kræfter i fysik.
Omtrent i den periode, fra 10-43 til 10-36 sekunder Universet var processen med at kollision Stater i overgangen temperaturer. Det menes, at på dette punkt er de grundlæggende kræfter, der styrer det nuværende Univers begyndte at adskille fra hinanden. Det første skridt i denne Afdeling har været fremkomsten af tyngdekraften, den stærke og svage kernekraft interaktioner og elektromagnetisme.
I perioden fra omkring 10-36 at 10-32 sekunder efter Big Bang temperaturen i Universet var lav nok (1028 K), der førte til adskillelsen af elektromagnetiske kræfter (den stærke vekselvirkning) og svage nukleare interaktioner (den svage vekselvirkning).
Den æra af inflation
Med fremkomsten af den første af de grundlæggende kræfter i Universet, den æra af inflation, som varede fra 10-32 sekunder-Planck-tid, indtil en ukendt tidspunkt. De fleste kosmologiske modeller antager, at universet i denne periode var jævnt fyldt med en høj energitæthed, men en utrolig høj temperatur og tryk ført til dens hurtige udvidelse og afkøling.
Det startede på 10-37 sekunder, når overgangsfasen, der forårsagede adskillelse af styrker, fulgt af en udvidelse af Universet eksponentielt. I samme periode universet var i en tilstand af baryogenesis, når temperaturen var så høj, at den tilfældige bevægelse af partikler i rummet opstod ved relativistiske hastigheder.
På dette tidspunkt er dannet og straks destrueres sammenstød par af partikler og antipartikler, menes at have ført til dominans af stof over antistof i det moderne Univers. Efter ophør af inflation universet bestod af et quark-puhovoi plasma og andre elementære partikler. Fra det øjeblik universet begyndte at køle, begyndte at danne og tilslutte sagen.
Den æra af køling
Med faldet af tæthed og temperatur inde i Universet begynder at ske, og faldet af energi i hver partikel. Denne midlertidige tilstand vil vare så længe, mens de fundamentale kræfter og elementære partikler kom til sin nuværende form. Da energi af partikler, der er faldet til en værdi, som kan opnås i dag inden for rammerne af eksperimenter, at den faktiske muligt i denne periode, gør forskerne meget mindre tvister.
For eksempel, forskere anslår, at 10-11 sekund efter Big Bang, den energi af partikler, der er faldet betydeligt. På omkring 10-6 sekunder kvarker og gluoner begyndte at danne baryons — protoner og neutroner. Kvarkerne begyndte at sejre over antiquarii, hvilket igen førte til, at overvægten af baryons over antibaryons.
Da temperaturen ikke var høj nok til at skabe nye proton-antiproton-par (eller neutron-antineutron par), efterfulgt af masseødelæggelsesvåben af disse partikler, hvilket resulterede i en saldo kun 1/1010 af det oprindelige antal af protoner og neutroner, og den fuldstændige forsvinden af deres antipartikler. En lignende proces fandt sted efter 1 sekund efter Big Bang. Kun “ofre” denne gang var de elektroner deles i mindre bestanddele. Efter masseødelæggelsesvåben af de resterende protoner, neutroner og elektroner stoppet deres tilfældig bevægelse, og energitætheden i Universet var fyldt med fotoner og-i mindre grad-neutrino.
I løbet af de første minutter af udvidelsen af Universet begyndte en periode af jorden (syntese af kemiske elementer). Grundet temperatur fald på op til 1 mia Kelvin og energitæthed fald omkring de værdier, der svarer til den luft massefylde, neutroner og protoner begyndte at blande sig med hinanden og danne en første stabile isotop af brint (deuterium) og helium atomer. Ikke desto mindre, de fleste af protoner i Universet forblev usammenhængende kerner af hydrogen atomer.
Efter ca 379 000 år elektroner kombineret med disse kerner og dannes hydrogen-atomer (igen primært brint), mens den stråling, adskilt fra materien, og fortsatte med at udvide næsten frit gennem rummet. Denne stråling kaldes den kosmiske baggrundsstråling, og det er det ældste lys kilde i Universet.
Med den kosmiske mikrobølge-baggrundsstråling er efterhånden ved at miste sin tæthed og energi, og i det øjeblik temperaturen er 2,7260 ± med 0.0013 K (-270,424 °C), og energitæthed på 0,25 eV (eller 4,005×10-14 j/m3; 400 til 500 fotoner/cm3). Mikrobølgestråling strækker sig i alle retninger og i en afstand af omkring 13,8 milliarder lysår, men vurderingen af dens faktiske fordeling siger, at omkring 46 milliarder lysår fra centrum af Universet.
Alder struktur (hierarkisk æra)
I de næste par milliarder år, de tættere områder af næsten jævnt fordelt stof i Universet begyndte at blive tiltrukket af hinanden. Som et resultat, de er blevet endnu tættere, gasskyer, stjerner, galakser og andre astronomiske strukturer, som vi kan observere i øjeblikket. Denne periode kaldes den hierarkiske æra. På dette tidspunkt er det univers, vi ser i dag, begyndte at tage form. Sagen begyndte at danne strukturer i forskellige størrelser — de stjerner, planeter, galakser, galaktiske stjernehobe og galaktiske superclusters, intergalaktiske adskilt af kamme, der kun indeholder et par galakser.
Detaljerne i denne proces kan beskrives i henhold til ideen om antallet og typen af spørgsmål fordelt i Universet, som er præsenteret i form af kulde, varme og varmt mørkt stof og baryonisk stof. Men moderne standard kosmologiske Big Bang-modellen er en model Lambda-CDM, hvor mørkt stof-partikler, der bevæger sig langsommere end lysets hastighed. Det blev valgt, fordi det løser alle de modsætninger, der er dukket op i andre kosmologiske modeller.
Ifølge denne model er det koldt mørkt stof, der tegner sig for omkring 23 procent af alt stof og energi i Universet. Andelen af baryonisk stof er omkring 4,6%. Lambda-CDM refererer til den såkaldte kosmologiske konstant: teori, der er foreslået af albert Einstein, der beskriver egenskaber af vakuum og viser forholdet mellem balance mellem masse og energi som et konstant statisk værdi. I dette tilfælde, er det forbundet med mørk energi, der fungerer som en accelerator for udvidelse af Universet og understøtter en kæmpe kosmologiske struktur stort set ensartet.
Langsigtede forudsigelser om fremtiden i Universet
En hypotese om udviklingen af Universet har et udgangspunkt, en naturlig måde at føre forskere til de mulige point i denne proces. Hvis universet begyndte sin historie fra et lille punkt med uendelig tæthed, der pludselig begyndte at udvide sig, betyder dette, at det vil udvide uendeligt? Eller hun en dag vil ende ekspansiv kraft, og vil begynde en omvendt proces, kompression, kan det endelige resultat vil være alle de samme uendeligt tætte punkt?
Svarene på disse spørgsmål, var det vigtigste mål for kosmologer fra starten, var der uenighed om, hvad en kosmologisk model af Universet er korrekte. Med vedtagelsen af the Big Bang theory, men for det meste på grund af observation af mørk energi i 1990’erne, forskere kom til enighed om de to mest sandsynlige scenarier for udviklingen af Universet.
Den første, døbt “den store kompression”, universet vil nå sin maksimale størrelse, og begynde at trække sig sammen. Et sådant scenario ville kun være muligt, hvis massen tæthed af Universet bliver større end den kritiske tæthed. Med andre ord, hvis tæthed af sagen når en vis værdi eller går over denne værdi (1-3×10-26 kg stof pr m3), vil universet begynde at trække sig sammen.
Alternativet er et andet script, der siger, at hvis massefylde i Universet er lig med eller under den kritiske tæthed, dets udvidelse vil bremse ned, men aldrig stoppe helt. Ifølge denne hypotese, der kaldes “heat død af Universet”, den udvidelse vil fortsætte, indtil stjernedannelse ikke vil ophøre med at forbruge den interstellare gas inden for hver af de omkringliggende galakser. Der er helt stoppe overførslen af energi og stof fra et objekt til et andet. Alle eksisterende stjerner i dette tilfælde vil fade og bliver til hvide dværge, neutronstjerner og sorte huller.
Gradvist, sorte huller, der vil kollidere med andre sorte huller, Hej til dannelse af flere og større. Den gennemsnitlige temperatur i Universet vil nærme sig det absolutte nulpunkt. Sorte huller, der i sidste ende “fordampe” med udgivelsen af hans seneste Hawking-stråling. I slutningen af den termodynamiske entropi i Universet vil være maksimal. Der vil komme varmen, død.
Moderne observationer, under hensyntagen til tilstedeværelsen af mørk energi og dens indvirkning på udvidelse af kosmos, førende forskere til at konkludere, at der med tiden mere og mere plads i Universet vil gå ud over vores event horizon og vil blive usynlig for os. Den endelige og logiske resultat, at forskerne er endnu ikke kendt, men “heat døden” kan godt være slutpunktet for sådanne begivenheder.
Der er andre hypoteser vedrørende distribution af mørk energi, eller rettere, dets mulige arter (såsom phantom energi). Ifølge dem, galaktiske stjernehobe, stjerner, planeter, atomer, elementarpartikler og sagen i sig selv vil blive revet fra hinanden som følge af dens endeløse udvidelse. Dette scenario evolution kaldes “big break”. Dødsårsagen af Universet i dette scenario er selve udvidelsen.
Historien om Big Bang-teorien
Den tidligste omtale af Big Bang refererer til begyndelsen af det 20 århundrede med observationer af universet. I 1912, den Amerikanske astronom Vesto Slipher gennemført en række observationer af spiral galakser (der i første omgang virkede tåger) og målt deres Doppler rødforskydningen. I næsten alle tilfælde, observationer viser, at spiral galakser bevæger sig væk fra vores galakse, mælkevejen.
I 1922 blev den fremtrædende russiske matematiker og kosmolog Alexander Friedman udledes fra Einstein ‘ s ligninger for den Generelle relativitetsteori den såkaldte Friedmann ligningerne. Til trods for fremme af Einstein ‘s teori til fordel for eksistensen af den kosmologiske konstant, Friedmann’ s arbejde viste, snarere, at universet udvider sig.
I 1924, Edwin Hubble at måle afstanden til den nærmeste spiral tåger, der viste, at disse systemer, der faktisk er virkelig andre galakser. På samme tid, Hubble er begyndt at udvikle en række indikatorer for fradrag af de afstande, ved hjælp af 2,5 meter hooker teleskopet på mount Wilson Observatoriet. Af 1929 Hubble opdagede en sammenhæng mellem afstand og hastighed af fjernelse af galakser, der senere blev Hubble-loven.
I 1927, den Belgiske matematiker, fysiker og Katolske præst Georges Lemaitre uafhængigt af hinanden kom til de samme resultater, som viste, at ligningen af Friedman, og var de første til at formulere de afhængighed mellem afstand og hastighed af galakser, der tyder på, at den første evaluering af koefficienten for denne afhængighed. Lemaitre menes, at på et tidspunkt i fortiden, hele den masse af Universet var koncentreret i et punkt (atom).
Disse resultater og forudsætninger, som forårsagede en masse polemik mellem fysikere i det 20-erne og 30-erne, og de fleste troede på, at universet er i en stationær tilstand. Det er godt, der er etableret i tiden model, nyt emne er oprettet sammen med en uendelig udvidelse af Universet er ensartet og ligeligt fordelt tæthed i hele sin længde. Blandt de forskere, der understøtter det, ideen om Big Bang syntes at være mere teologisk end videnskabelige. Til Lemaitre lyd kritisk om bias på grundlag af religiøse fordomme.
Det skal bemærkes, at der på samme tidspunkt var der andre teorier. For eksempel, Milne model af Universet og den cykliske model. Begge var baseret på postulater af den Generelle relativitetsteori, og som efterfølgende har modtaget støtte fra forsker. I henhold til disse modeller universet eksisterer i en endeløs strøm af gentagne cyklusser af udvidelser og kollapser.
Efter Anden verdenskrig mellem tilhængerne af den stationære Universet model (som faktisk har været beskrevet af astronomen og fysikeren Fred Hoyle) og tilhængere af Big Bang-teorien, hurtig vinder popularitet blandt det videnskabelige samfund, udløst en ophedet debat. Ironisk nok, Hoyle bragte udtrykket “big Bang”, som senere blev navnet på den nye teori. Det skete i Marts 1949 om den Britiske radio BBC.
I slutningen yderligere forskning og observation mere og mere talte til fordel for Big Bang-teorien, og i stigende grad sat spørgsmålstegn ved den model af et stationært Univers. Påvisning og bekræftelse af den kosmiske baggrundsstråling i 1965 endelig styrket Big Bang som den bedste teori om oprindelsen og udviklingen af Universet. Siden slutningen af 60-erne og frem til 1990’erne, astronomer og kosmologer har udført mere forskning i Big Bang og finde løsninger på mange af de teoretiske problemer, der står i vejen for denne teori.
Blandt disse løsninger, for eksempel, arbejde, Stephen Hawking og andre fysikere, der viste sig at singulariteten var unægtelig oprindelige tilstand af Almen relativitet og kosmologiske modeller af Big Bang. I 1981, fysiker Alan Guth bragt den teori, der beskriver den rivende kosmiske ekspansion (inflation era), der har løst mange tidligere uløste teoretiske problemer og problemer.
I 1990’erne observeret øget interesse for mørk energi, hvilket anses som nøglen til at løse de mange uløste spørgsmål om kosmologi. Ud over ønsket om at finde et svar på spørgsmålet om, hvorfor universet mister sin vægt sammen med de mørke mødre (hypotese blev foreslået i 1932 af Jan Aorta), var det også nødvendigt at finde en forklaring på, hvorfor universet er stadig stigende.
Yderligere fremskridt i den undersøgelse, der kræves oprettelse af mere avancerede teleskoper, satellitter og edb-modeller, som har gjort det muligt for astronomer og kosmologer til at se længere ind i det Univers, og bedre at forstå dens sande alder. Udvikling af rumteleskoper og udseende, såsom, for eksempel, Cosmic Background Explorer (eller COBE), Hubble space telescope, Wilkinson microwave max Probe (SATELLITTEN) og Planck space Observatory, også ydet et uvurderligt bidrag til undersøgelsen.
I dag kosmologer kan med temmelig stor nøjagtighed målinger af forskellige parametre og karakteristika model for Big Bang, for ikke at nævne mere nøjagtige beregninger af alderen af det omgivende rum. Og det hele begyndte med en simpel observation af massiv plads objekter, der befinder sig mange lysår fra os, og langsomt fortsætte med at bevæge sig væk fra os. Og på trods af det faktum, at vi ikke har nogen idé om, hvordan det hele vil ende, for at finde ud af, ved kosmologiske standarder, vil det ikke tage så meget tid.