» » » » » » Cum s-a născut Universul? Big Bang

Cum s-a născut Universul? Big Bang

WMAP CMB Timeline(Cronologia expansiunii metrice a spațiului, unde spațiul (inclusiv porțiunile ipotetice care nu sunt observabile ale universului) este reprezentat în fiecare moment de secțiunile circulare, iar în stânga, expansiunea dramatică are loc în epoca inflaționistă, iar la centru, expansiunea accelerează (concep artistic, nu la scară).)

Teoria Big Bang este modelul cosmologic predominant pentru univers de la cele mai vechi perioade cunoscute, prin evoluția pe scară largă ulterioară. Modelul descrie modul în care universul sa extins dintr-o stare de densitate foarte ridicată și temperatură ridicată și oferă o explicație cuprinzătoare pentru o gamă largă de fenomene, inclusiv abundența elementelor luminoase, fondul cosmic de microunde, structura la scară largă și legea lui Hubble . Dacă legile cunoscute ale fizicii sunt extrapolate la regimul cu densitate cea mai mare, rezultatul este o singularitate care este în mod obișnuit asociată cu Big Bang-ul. Fizicienii sunt nedeci;i dacă acest lucru înseamnă că universul a pornit de la o singularitate sau că cunoașterea actuală este insuficientă pentru a descrie universul în acel moment. Măsurători detaliate ale ratei de expansiune a universului plasează Big Bang-ul la aproximativ 13,8 miliarde de ani în urmă, ceea ce este astfel considerat vârsta universului. După expansiunea inițială, universul sa răcit suficient pentru a permite formarea de particule subatomice și mai târziu de atomi simpli. Nori uriași ai acestor elemente primordiale s-au coalizat ulterior prin gravitate în halos de materie întunecată, formând eventual stelele și galaxiile vizibile astăzi.

După ce Georges Lemaître a remarcat pentru prima dată în 1927 că un univers în expansiune poate fi urmărit înapoi până la un punct unic, oamenii de știință au construit pe ideea sa de expansiune cosmică. Comunitatea științifică a fost odată împărțită între susținătorii a două teorii diferite, Big Bang și teoria Starea de echilibru, dar o gamă largă de dovezi empirice au favorizat puternic Big Bang-ul care este acum universal acceptat. În 1929, din analiza schimbărilor roșii galactice, Edwin Hubble a concluzionat că galaxiile se îndepărtează; aceasta este o dovadă observațională importantă în concordanță cu ipoteza unui univers în expansiune. În 1964, a fost descoperită radiația cosmică a fundalului mic, care a fost o dovadă esențială în favoarea modelului Big Bang , deoarece această teorie a prezis existența radiației de fond în întregul univers înainte de a fi descoperită. Mai recent, măsurătorile redirecționărilor roșii ale supernovelor arată că expansiunea universului se accelerează, o observație atribuită existenței energiei întunecate. Legile fizice cunoscute ale naturii pot fi folosite pentru a calcula în detaliu caracteristicile universului înapoi în timp către o stare inițială de densitate și temperatură extremă .

Singularitate

Extrapolarea extinderii universului în timp cu ajutorul relativității generale generează o densitate infinită și o temperatură într-un timp finit în trecut. Această singularitate indică faptul că relativitatea generală nu este o descriere adecvată a legilor fizicii în acest regim. Modelele bazate pe relativitatea generală nu pot extrapola singularitatea dincolo de sfârșitul epocii Planck.

Această singularitate primordială este ea însăși denumită uneori „Big Bang” , dar termenul se poate referi și la o fază mai generică devreme, densă a universului. În ambele cazuri, „Big Bang-ul” ca și eveniment este, de asemenea, denumit în mod colocvial „nașterea” universului nostru, deoarece reprezintă punctul din istoria în care universul poate fi verificat că a intrat într-un regim în care legile fizicii le înțelegem (relativitatea generală specifică și modelul standard al fizicii particulelor). Pe baza măsurătorilor expansiunii folosind supernovele de tip Ia și măsurătorilor fluctuațiilor de temperatură în mediul cosmic cu microunde, timpul care a trecut de la acel eveniment – altfel cunoscut sub numele de „vârsta universului” – este de 13.799 ± 0.021 miliarde de ani.  Acordul măsurărilor independente de această vârstă susține modelul LCDM care descrie în detaliu caracteristicile universului.

În ciuda faptului că era foarte dens în acest moment – mult mai dens decât este de obicei necesar pentru a forma o gaură neagră – universul nu a reapărut într-o gaură neagră. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că calculele și limitele utilizate frecvent pentru colapsul gravitațional se bazează, de obicei, pe obiecte cu dimensiuni relativ constante, cum ar fi stelele, și nu se aplică spațiului cu expansiune rapidă, cum ar fi Big Bang-ul.

Cauza

Gottfried Wilhelm Leibniz a scris: „De ce este ceva mai degrabă decât nimic? Motivul suficient […] se găsește într-o substanță care […] este o necesitate care să poarte motivul existenței sale în sine” Filosoful fizicii Dean Rickles a susținut că numerele și matematica (sau legile lor de bază) pot exista în mod necesar. Fizica poate concluziona că timpul nu a existat înainte de „Big Bang”, dar „a început” cu Big Bang-ul și, prin urmare, ar putea să nu existe „început”, „înainte” sau o potențială ”cauză” și în schimb să fi existat dintotdeauna. Unii susțin, de asemenea, că nimic nu poate exista sau că inexistența nu ar fi putut fi o opțiune. Fluctuațiile cuantice sau alte legi ale fizicii care ar fi existat la începutul Big Bang-ului ar putea crea apoi condițiile pentru ca materia să apară.

Speculaţiile

În timp ce modelul Big Bang este bine stabilit în cosmologie, este probabil să fie rafinat. Teoria Big Bang, construită pe ecuațiile relativității generale clasice, indică o singularitate la originea timpului cosmic; această densitate infinită de energie este considerată imposibilă în fizică. Totuși, se știe că ecuațiile nu sunt aplicabile înainte de momentul în care universul sa răcit până la temperatura Planck, iar această concluzie depinde de diferite ipoteze, dintre care unele nu ar putea fi verificate experimental. (Vezi și epocile lui Planck.)

O rafinare propusă pentru a evita această singularitate ar fi de a dezvolta un tratament corect al gravității cuantice.

Nu se știe ce ar fi putut preceda starea densă a universului timpuriu sau cum și de ce a apărut, deși speculațiile abundă în domeniul cosmogoniei.

Unele propuneri, fiecare dintre acestea implicând ipoteze netestate, sunt:

  • Modele care includ condiția fără limită Hartle-Hawking, în care spațiul-timpul este finit; Big Bang nu reprezintă limita timpului, dar fără nici o singularitate.
  • Big Bang modelul rețelei, afirmă că universul în momentul Big Bang-ului constă dintr-o rețea infinită de fermioni, care este pliată peste domeniul fundamental astfel încât are simetrie de rotație, translație și ecartament. Simetria este cea mai mare simetrie posibilă și, prin urmare, cea mai mică entropie a oricărui stat.
  • Modelele cosmologiei Brane, în care inflația se datorează mișcării branelor din teoria corzilor; modelul pre-Big Bang; modelul ekpyrotic, în care Big Bang este rezultatul unei coliziuni între branuri; și modelul ciclic, o variantă a modelului ekpyrotic în care se întâlnesc periodic coliziuni. În cel de-al doilea model, Big Bang-ul a fost precedat de un Big Crunch și universul cicluri de la un proces la altul.
  • Inflația eternă, în care inflația globală se termină local aici și acolo într-un mod aleatoriu, fiecare punct final conducând la un univers cu bule, extinzându-se de la propriul bang mare

Propunerile din ultimele două categorii văd Big Bang ca un eveniment fie într-un univers mult mai mare și mai vechi, fie într-un multivers.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *