Bilim dünyasında evrenin Büyük Patlama sonucunda ortaya çıktığı genel kabul görmektedir. Bu teori, her şeyin temeli olan enerji ve maddenin daha önce tekillik halinde olduğu gerçeğine dayanmaktadır. O da sıcaklığın, yoğunluğun ve basıncın sonsuzluğuyla karakterize edilir. Tekillik durumunun kendisi bilinen her şeyi reddeder modern dünya fizik kanunları. Bilim adamları, Evrenin, hala bilinmeyen nedenlerle uzak geçmişte kararsız bir duruma gelip patlayan mikroskobik bir parçacıktan doğduğuna inanıyor.
Cinsel olsalar bile çoklu evren teorisiyle ilgili sorunlar bilimsel nokta vizyon, fizikçileri neden gibi en temel sorulara cevap aramayı bırakmaya zorluyor fiziksel sabitler Evrenimizin var olanlarıdır. Teorisyenlerin ne olabileceğine dair bir fikri var sonsuz sayı Evren ve sayıların "gibi" olduğu modelleri hayal edebiliyoruz temel özellikler gözlemlediğimiz parçacıklar" her yavru evren için farklıdır. Voite, teorisyenlerin, sonsuz olasılıklar olduğu için her şeyin bu şekilde gerçekleştiği bu evrende basitçe "şanslı" olduğumuzu söylememelerini istiyor ve bu yüzden teorileştirmeyi bırakıyoruz.
Dönem " Büyük patlama"Bilim adamı F. Hoyle'un çalışmalarının popüler bilim yayınlarında yayınlanmasının ardından 1949'dan itibaren kullanılmaya başlandı. Günümüzde “dinamik evrim modeli” teorisi o kadar gelişmiştir ki, fizikçiler her şeyin temelini oluşturan mikroskobik bir parçacığın patlamasından sonraki 10 saniye içinde Evrende meydana gelen süreçleri tanımlayabilmektedir.
Carroll ise çoklu versiyonu tercih ediyor, ancak birçok kişi The Big Bounce'u tercih ediyor. Özetlemek gerekirse, birçok fizikçi Büyük Patlama ve bugün gördüklerimizi tanımlayabilecek ön deneme modelleri hakkında tartışmak ve kitaplar yazmak için para ödüyor. Matematiği basitleştirdik ama gerçek şu ki, evrenin nasıl bu hale geldiğini anlayana kadar teorileştirilecek daha çok şey var.
Carroll, aynı zamanda insanların neden bahsettiğimizi bilmediğimizi bilmelerinin de önemli olduğunu söylüyor. "Bu spekülatif fikirler ciddiye alınması gereken bir şeyin sadece başlangıcı, ancak pes etmezsek tüm bunları çözebileceğimize dair umut var." Mikrodalganın altından gelen ışık Evrende dolaşır.
Teorinin birkaç kanıtı var. Bunlardan en önemlilerinden biri kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu tüm Evrene nüfuz eden. Modern bilim adamlarına göre, mikroskobik parçacıkların etkileşimi nedeniyle ancak Büyük Patlama'nın bir sonucu olarak ortaya çıkmış olabilir. Evrenin yanan bir alan gibi olduğu ve yıldızların, gezegenlerin ve galaksinin kendisinin olmadığı zamanları öğrenmemizi sağlayan, kalıntı radyasyondur. Her şeyin Büyük Patlama'dan doğduğunun ikinci kanıtı, radyasyon frekansının azalmasından oluşan kozmolojik kırmızıya kayma olarak kabul edilir. Bu, yıldızların, galaksilerin ortadan kaldırıldığını doğruluyor Samanyoluözel olarak ve genel olarak birbirlerinden. Yani bu, Evrenin daha önce genişlediğini ve günümüzde de genişlemeye devam ettiğini gösteriyor.
Daha önce ne olduğuna dair spekülasyon yapamayız. Bu duvar fiziksel parametre Bu da bilim adamlarının yaratılış anında diğer tarafa bakmasını engeller. Bu dönüm noktasını aşmak için ihtiyacımız olacak matematiksel teori kuantum ve genel göreliliği birleştirecek olan, yani fizikçilerin içtenlikle aradığı Kutsal Kase olan Büyük Birleşik Teori. Stephen Hawking, her zamanki gülümsemesiyle, zamanı geldiğinde Tanrı'nın ne düşündüğünü öğreneceğimizi söyleyecek kadar ileri gitti.
Ancak bu modeli destekleyen yeni kanıtlara rağmen şimdilik düşüş devam ediyor. Sonsuz boşluktaki sonsuz enerji. Bunu hayal etmeye çalışan okuyucu için bir meydan okuma. Sonsuz bir boşlukta sonsuz enerjinin küçük bir parıltısı. Büyük Patlama hakkında bildiğimiz tek şey bu. Bu noktaya kadar olanlar bizim anlayışımızdan kaçtı.
Evrenin Kısa Tarihi
- 10 -45 - 10 -37 sn - enflasyonist genişleme
- 10 -6 saniye- kuarkların ve elektronların ortaya çıkışı
- 10 -5 saniye- proton ve nötronların oluşumu
- 10 -4 sn - 3 dk- döteryum, helyum ve lityum çekirdeklerinin ortaya çıkışı
- 400 bin yıl- atomların oluşumu
- 15 milyon yıl- gaz bulutunun sürekli genişlemesi
- 1 milyar yıl- ilk yıldızların ve galaksilerin doğuşu
- 10 - 15 milyar yıl- gezegenlerin görünümü ve Zeki yaşam
- 10 14 milyar yıl- yıldız doğum sürecinin durdurulması
- 10 37 milyar yıl- tüm yıldızların enerjisinin tükenmesi
- 10 40 milyar yıl- kara deliklerin buharlaşması ve temel parçacıkların doğuşu
- 10 100 milyar yıl- tüm kara deliklerin buharlaşmasının tamamlanması
Büyük Patlama teorisi bilimde gerçek bir atılımdı. Bilim adamlarının Evrenin doğuşuyla ilgili birçok soruyu yanıtlamasına olanak sağladı. Ancak aynı zamanda bu teori yeni gizemlere de yol açtı. Bunlardan en önemlisi Büyük Patlama'nın kendisinin nedenidir. Cevabı olmayan ikinci soru modern bilim- uzay ve zamanın nasıl ortaya çıktığı. Bazı araştırmacılara göre madde ve enerji ile birlikte doğmuşlardır. Yani bunlar Big Bang'in sonucudur. Ama sonra zaman ve uzayın bir çeşit başlangıcı olması gerektiği ortaya çıktı. Yani, sürekli var olan ve göstergelerinden bağımsız olan belirli bir varlık, Evreni doğuran mikroskobik parçacıktaki istikrarsızlık süreçlerini pekala başlatmış olabilir.
Planck sabiti, bir kuantumun enerji içeriğini karşılık gelen kuantumun frekansıyla ilişkilendiren formülün bir parçasıdır. elektromanyetik dalga. Bu şekil, Planck uzunluğu, yani en küçük uzunluk gibi başka matematiksel sınırları da taşır. olası mesafe görünüşe göre ikisi arasında ayrı nesneler ve Planck kütlesi, maddi varoluşun minimal ifadesi. Burada evrenin kökeni hakkında ne kadar bilgi sahibi olabileceğimizin sınırını belirliyoruz.
Baş döndürücü olmanın ötesinde korkunç bir enerji ve yoğunluk. Bir eylemden diğerine geçen saniyenin milyarda birini düşündüğümüzde aklımız çılgına dönüyor. şu an. Ancak bunu evrenimizin toplam zamanı olarak düşünemeyiz.
Bu yönde ne kadar çok araştırma yapılırsa astrofizikçilerin aklına o kadar çok soru geliyor. Bunların cevapları gelecekte insanlığı bekliyor.
Gökbilimcilerin çoğu, evrenin toplu iğne başından binlerce kat daha küçük ama inanılmaz derecede sıcak ve yoğun bir "kabarcıktan" kaynaklandığı fikrini destekliyor. Yaklaşık 13,8 milyar yıl önce patladı ve bu olaya “Büyük Patlama” adı verildi. İşte o anda uzay, zaman, enerji ve madde var olmaya başladı. Evren, çok kısa bir süre içinde atom altı bir parçacık boyutundan portakal boyutuna kadar genişledi ve daha sonra genişlemeye devam ederek giderek genişledi. modern görünüm. Bugün bildiğimiz Evrenin çeşitli parametrelerini açıklayan Büyük Patlama'dır ve gelecekte nasıl gelişeceğini ve belki de milyarlarca, milyarlarca yıl sonra nasıl öleceğini belirleyen de Büyük Patlama'dır. Big Bang araştırması, “her şeyin” başlangıcı neydi ve sonu ne olacak sorusuna cevap arayışıdır.
Bu zaman patlamalarından biri, yani bizim için saniyenin milyonda biri kadar bir süre, o yaratılış anında var olduğu varsayılan varlık için sonsuzluğa eşdeğer olacaktır. Benzerlik, bunlardan birinin atom çekirdeği büyüklüğünde olması olabilir. turuncu renk Bu turuncuyu bizi çevreleyen evrenden ayıran orandan daha büyük, neredeyse hayal bile edemeyeceğimiz bir oran. Bu evrende maddenin ilk parçacıklarını oluşturacak tek bir parçacık vardır.
Big Bang'in ivmesi hala devam ediyor. İlk büyük patlamanın üzerinden üç dakika geçtiğinde Evrende bundan daha önemli hiçbir şey kalmayacak ve her şey çok yavaş hareket edecek. Plazma gaz girdap banyolarının içinde ve içinde ilk yıldızların oluşması yüz milyon yıl alır. nükleer reaksiyonlar Hidrojen ve helyum atomlarının füzyonu sonucu ortaya çıkacak ağır elementler Milyonlarca yıl sonrasına kadar ortaya çıkmayacak olan ve bugünkü varlığımız için vazgeçilmez hale gelecek olan demir gibi.
İlk anlar
Astrofizikçiler Evrenin başlangıcında ne olduğunu ve başlangıcından önce ne olduğunu merak ediyorlar. Fiziksel ve matematiksel araştırmalar sayesinde bu tür soruların bazı yanıtları zaten elde edildi. Ancak teorik fizikçileri tatmin eden cevaplar her zaman genel halk tarafından anlaşılabilir ve günlük gerçekliğimize aktarılabilir değildir. Başka bir deyişle, bir takım kavramları bulmaya çalışmadan "tanımı gereği" kabul edilmelidir. ampirik örnekler Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda neler olduğunu anlamamızı sağlayacak olan günümüz Evreninde.
O zamandan beri bu ilk patlamanın momentumu devam etti ve böylece galaksiler sanki biz şişiyormuşuz gibi aynı etkiyle birbirlerinden uzaklaştılar. balon. Bu nedenle, her türlü gizemi ortaya çıkaracak kadar fanteziye sahip olmasına rağmen, bugünlerde karmaşık bir evren genişliyor.
Big Bang Teorisi ve Evrenin Kökeni
Kelimenin tam anlamıyla büyük bir parlama olan Big Bang olarak adlandırılan olay, tüm maddenin “hiçlikten”, yani Evrenin kökeninden ortaya çıktığı anı temsil ediyor. Biri çözülmemiş sorunlar Genişleyen evren modelinde evrenin açık mı yoksa kapalı mı olduğu önemlidir. En kabul edilebilir olanı birbirini tamamlayan Büyük Patlama teorisi ve Enflasyondur.
Başlangıç
Zaman ve uzayın başlangıcında, muhtemelen "yerçekimi tekilliği", yani şöyle tanımlayabileceğimiz bir şey vardı: geometrik nokta yerçekimi alanının sonsuzluğa ulaştığı büyük boy. Yerçekimi tekillikleri Albert Einstein'ın genel görelilik teorisinin varlığını ortaya koyduğu uzay-zamanın çökmesine neden olacak kadar madde yoğunluğunun oluşmasıyla oluşur. Tekilliği somut bir şey olarak hayal etmek çok zordur; esas olarak şu şekilde tanımlanabilir: matematiksel kavramlar. Evrenin Büyük Patlama'dan doğduğunu öne süren bazı araştırmacılar, bundan önce bir şeyin var olup olmadığını merak ettiler. Sorun, Büyük Patlama'nın yalnızca uzayı değil aynı zamanda zamanı da ortaya çıkarması gerçeğiyle daha da karmaşık hale geliyor. genel teori görelilik Hakkında konuşuyoruz tek bir bütün olarak “uzay-zaman” hakkında. Bu da bizi Büyük Patlama'nın genişleyen Evren tarafından doldurulan "boş uzayda" meydana gelmediği, hem uzayı hem de zamanı kendisinin yarattığı fikrine götürüyor.
Kozmik enflasyon, evrenin aşırı hızlı genişlemesini açıklamak için teorik fizik kapsamındaki bir dizi öneridir. ilk anlar ve sözde ufuk probleminin çözümleri. Enflasyonun şu anda standart sıcak Büyük Patlama kozmolojik modelinin bir parçası olduğu düşünülmektedir. Temel parçacık ya da enflasyondan sorumlu olduğu düşünülen varsayımsal alana enflasyon adı verilmektedir.
Çalışma süresi hilesi
Evren genişledikçe Büyük Patlama'dan kalan radyasyon soğumaya devam etti. Benden evrenin kökeni hakkında yazmam istendi. Daha karmaşık bir şey isteyemezsin, orada değildim. Yani bundan sonra. Evren genişliyor, bununla ilgili birkaç şüphe kaldı. Yani herkesin aklına gelen fikir şu.
Planck dönemi
Büyük Patlama'dan hemen sonra ortaya çıkan şey o kadar basınç ve sıcaklığa sahipti ki davranışı, bilimde geçerli yasalarla açıklanamaz. modern evren. Büyük Patlama'nın hemen ardından gelen evre, Alman bilim adamı Max Planck'ın anısına "Planck dönemi" olarak adlandırılıyor. Büyük Patlama'dan 10 × -43 derece sonrasına kadar olan süreyi kapsar (bu süreye “Planck zamanı” denir). Bu çok kısa sürede Evren 10 × - 33 derece cm büyüklüğe ulaştı ve sıcaklık 10 × 32 derece ° C'ye, yani yüz bin milyar milyar milyar milyar dereceye düştü.
Eğer Evren genişliyorsa ve tüm galaksiler birbirinden uzaklaşıyorsa geçmişte daha fazla bir arada olmaları gerekirdi, sınıra gidersek gördüğümüz her şeyin bir noktada sınırlı olması gerekirdi. Ve bunu zaten bağladık, çünkü bundan her şeyin bir noktada olduğu ve bir noktada yaklaşık on dört milyar yıl olduğu, bir yıl içinde, bir yıl sonra Evrenin kökeninin patladığı sonucu çıkıyor.
Fikir çok çekici olmasına rağmen hayata geçirilmiyor. fiziksel anlam. Evet, ilk başta hiçbir şey yoktu, her şey boştu. Ama elbette fizikteyiz, fiziksel bir evrende yaşıyoruz, dolayısıyla fizikte boşluktan ne kastettiğimizi açıklamamız gerekecek.
En küçük alan
Bu aşamayı tanımlamak için Planck nispeten basit bir sonuca vardı. Kendisine, altında hiçbir bilginin elde edilemeyeceği bir minimum dalga boyu olup olmadığını sordu; Minimum değer, mekan kavramının anlamını yitirdiği oranda.
Gama ışınları en kısa elektromanyetik dalga boyuna sahip olduğundan (10 × -33 derece cm), Planck daha kısa dalga boyları için tam fiziksel bilgi elde etmenin bir yolu olmadığını tahmin etti. Işık hızıyla hareket eden bir gama ışını 10×-43 derece saniyede yol alır. 10 × -33 derece cm'lik bir mesafe. Daha kısa süreler ölçüm kapsamı dışındadır. Bu nedenle aralarında sıfır noktası Büyük Patlama ve Planck döneminin sonu, gelişimin ilk aşamasında Evren hakkında herhangi bir fiziksel bilgi elde edemez.
Son 120 yılda aşağı yukarı fizikle oynayarak öğrendiğimiz şey, boşluğun hiçbir şekilde tanımı gereği atıl bir teorik enteleki olmadığıdır. Boşluğu hayal ettiğimizde her şeyi belli bir bölgeden çektiğimizi düşünürüz. Hiçbir şey kalmadı, enerji yok, parçacık yok, hiçbir şey yok. Bu nedenle oradan çok az şey kaçabilir.
Ancak boşluk muhteşem bir şeydir. Vakum, diğer konfigürasyonlarla etkileşime girebilen sistemlerin bir durumudur. Vakum inert değildir; vakum davranışı açısından çok zengindir. İÇİNDE kuantum teorisi Fiziksel alanların parçacıkların varlığıyla ilişkili olduğunu biliyoruz. Elektromanyetik alan, fotonların varlığından kaynaklanmaktadır. en iyi örnek.
Büyük Patlama'dan hemen sonra
Planck döneminin sonunda yerçekimi kuvveti Evrendeki toplam enerjiden ayrılarak bağımsız hale geldi. Bundan hemen sonra sıra güçlülere geldi nükleer etkileşim(kararlı bir durumda tutmak atom çekirdeği), yerçekimi kuvvetleriyle birlikte, elektromanyetik etkileşim Ve zayıf etkileşim(ikincisi sorumludur radyoaktif bozunma) dört kişiden biridir temel kuvvetler, doğada mevcut. Onların yardımıyla parçacıklar enerji alışverişinde bulunur. Büyük Patlama'dan bu yana tüm bunlar 10×-36 derece kadar sürdü.
Boşluğumuz olduğunu ne zaman söyleriz? Peki, bu soru önemsiz görünebilir. Söz konusu alanla ilişkili bir parçacığımız olmadığında. Ama bu bizi boşluğun herkes için doğru olduğunu kabul etmeye zorluyor fiziksel alan. Yani, farklı alanlarım olabilir ve bunlardan biri veya birkaçı boş durumda, geri kalanı boş durumda olabilir.
Ama hepsinden iyisi, alan boşluğunun kabul edilebilir olmasıdır Fiziksel durumu Bu alan ve diğer fiziksel alanların boşluk dışındaki diğer durumlarıyla etkileşime girebilir. Örneğin güçlü kuvvetten sorumlu alana bakarsak, bunun gluon adı verilen parçacıkların varlığıyla ilişkili olduğunu görürüz. Belirtilen alanın vakumu, bu tür gluonların bulunmadığı bir durum olacaktır.
Şişirme
İşte bu noktada “enflasyon dönemi” başladı. Böyle adlandırılmasının nedeni, bu aşamada Evrenin çok fazla etkiye maruz kalmasıdır. hızlı genişleme- “enflasyon” (İngilizceden şişirmeye - “şişirmeye”). Saniyenin birkaç milyarda biri kadar bir sürede Evren, boyutunu 10 × 50 kat artırdı. Büyük Patlama'dan 10×-32 saniyeye kadar süren enflasyonist dönemde. Parçacık/antiparçacık çiftlerinin kendiliğinden oluşumunun neden olduğu "kuantum dalgalanmaları" gözlemlendi, bu da uzay-zamana oldukça düzensiz ve karmaşık şekil. Bu dalgalanmalar, başlangıçta önemsiz olan kütleçekimsel homojenlik bozukluklarının temelini oluşturmuş ve bu bozulmalar zamanla büyüyerek günümüzde gözlemlenen devasa bozulmaları oluşturmuştur. uzay yapıları galaksiler ve galaksi kümeleri gibi. Çarpışan madde ve antimadde parçacıkları karşılıklı olarak yok edildi ve radyasyon üretti. Bununla birlikte, bu yıkım oyununda maddenin bir fazlası korunmuştu: Modern Evreni oluşturuyordu.
Boşluk alanının enerjisi nedir? Çünkü onunla ilişkili parçacıklardan hiçbiri yoksa alanın en az enerjiye sahip olacağını düşünmek doğal görünüyor. O zaman vakum minimum düzeyde olacaktır enerji durumuözel alan. Bir alan daha fazla enerji kazanırsa, o zaman bu enerjiyi bağlı parçacıkların yaratılmasına aktarabilir; böylece parçacıkları içeren durumlar, alanın boşluğuna atıfta bulunarak alanın uyarılmış durumları olarak düşünülebilir.
Ancak boşluk her zaman minimum enerjide olamaz çünkü kuantumda bir sistemin her zaman aynı enerjiye sahip olması yasaktır. Yani sistemin enerjisini hiçbir zaman bilemeyiz. Bu nedenle boşlukta titreşimler ortaya çıkar. Ne zaman güçlü etkileşim boşluklarının bu etkileşimleri, ortaya çıkan ve kaybolan gluonlar olarak yorumlanır. Enerjiyi o kadar hızlı çalıyorlar ve yeniden bütünleştiriyorlar ki, bu ortaya çıkışlar ve kaybolmalar doğrudan tespit edilemiyor. Bu bir felsefe ya da mitoloji değil, burada da görebileceğiniz gibi bilimsel bir kanıt: Prof.
Kuarklar
Büyük Patlama'dan yaklaşık 10×-35 saniye sonra ilk parçacıklar oluşmaya başladı: kuarklar, antikuarklar, W parçacıkları, Z parçacıkları ve elektronlar.
Birkaç kuarkın birleşimi daha sonra protonları, nötronları ve bunların antipartiküllerini oluşturdu. Protonlar ve antiprotonlar birbirlerini yok ederek elektromanyetik radyasyon ürettiler. Ancak şu anda zayıf nükleer ve elektromanyetik etkileşimler ayrıldı.
Bu salınımların çok güzel simülasyonları var. Bu salınımların var olup olmadığını veya boşluğun sistemin diğer durumlarıyla etkileşime girebilecek fiziksel bir durum olup olmadığını bilemeyiz. Bütün bunlar ne için? Evet, bu iyi bir cevap. Cevap vermek için, atom çekirdeğini oluşturan ve öncelikle kütlemizden sorumlu olan parçacıklar olan proton veya nötronun içine bakıyoruz. Bir proton veya nötron üç kuarktan oluşur.
Proton kütlesinin geri kalanı nereden geliyor? Muhtemelen tahmin etmişsinizdir. Kuarkların gluon alışverişi yaparak birleştiği ve güçlü etkileşimin boşluğuna daldığı, bunun da bu tür etkileşimleri değiştirdiği ve protonun yapısına katkıda bulunduğu unutulmamalıdır. Yani ölçeği her yükselttiğinizde, ölçtüğünüz şeyin boşluğun yapısıyla büyük ilgisi olduğunu düşünürsünüz.
Bu olaylar, ilk atom çekirdeğinin oluştuğu Büyük Patlama'dan 10×-32 ile 10×-5 saniye sonra meydana geldi. Doğumlarıyla birlikte madde, daha önce hakim olan radyasyona üstün gelmeye başladı. Ancak Evrenin sıcaklığı 10 milyar dereceye daha ulaştı, böylece radyasyon ve madde birbirine dönüştü.
Büyük Patlama'dan yaklaşık 300 bin yıl sonra, sıcaklık 3300°C'ye düştüğünde, daha önce şekilsiz bir bulut olan Evren, şeffaf hale geldi. Elektromanyetik radyasyon. Ve sonra Evrenin en hafif elementleri olan ilk hidrojen, helyum ve lityum atomları oluşmaya başladı.
Bütün bunlar sizi bilgilendirmek için. Boşluk oynayabileceğiniz fiziksel bir şeydir. . Söylediğimiz gibi boşluk iki şeyi başarmalıdır. Bu minimum enerji durumudur. Alanda hiç parçacık yok. Bildiğimiz çoğu alan, boşluğun bu iki özelliği karşıladığını doğrulamaktadır. Sonuçta bu sorudan beklenen de bu.
Ancak doğa bizi şaşırtmak ve insanın beklediğinden kaçan şeylerle yaşamlarımızı sertleştirmek için burada olduğundan, bazıları zaten bilinen ve bu kurala uymayan alanlar vardır. Minimum enerji durumu parçacık içerir, yani parçacıksız durumu minimum enerji değildir. Bu davranışa sahip alanlardan biri Higgs'tir.
Arkaplan radyasyonu
Büyük Patlama'dan yaklaşık 300 bin yıl sonra kozmik arka plan radyasyonu ortaya çıktı; bu, bugün Büyük Patlama'ya en yakın radyasyondur. Bu, artık seyrekleşmiş olan Evren'de atomik veya atomik ışınlar tarafından hemen yakalanamayan ilk radyasyon türüdür. atomaltı parçacıklar ama uzayda fotonlar halinde dolaşıyor. Bu andan itibaren birincil madde yavaş yavaş yıldızlara, kuasarlara ve galaksilere dönüşmeye başlar. Bugün çoğu kişinin yardımıyla güçlü teleskoplar Evrenimizin en eski ve en uzak nesneleri olan bu nesnelere bir göz atmaya çalışıyoruz. Herhangi Ek Bilgiler Onlardan elde edilen veriler, tarihimizin en gizemli anı olan Büyük Patlama'yı daha iyi anlamamızı sağlayabilir.
Evrenin Modelleri
1920'li yıllarda kozmologlar arasında itici ve çekici güçlerin olduğu bir Evren fikri popülerdi. yerçekimi kuvvetleri Albert Einstein'ın genel görelilik teorisinde spekülatif olarak ortaya attığı "kozmolojik sabit" sayesinde mümkün olan hassas bir denge içindedirler. Dengeyi sağlaması gereken maddenin itici kuvvetinin varlığını açıklamak için bu sabiti ortaya attı. yerçekimi çekimi. Dengeyi sağlamak için bu gerekliydi kozmolojik model- Evrenimizin tüm modelleri için temel kabul edilen bir özellik.
Eklenti
Bu arada birçok gökbilimci şunları kaydetti: çoğu Galaksiler, ışıklarının spektrumunda kırmızıya doğru bir çizgi kayması tespit etti; bu olguya "kırmızıya kayma" adı verildi. Bu gerçek kendini gösteriyor basit açıklama, eğer Doppler etkisinin bir sonucu olarak algılanırsa, geri çekilen bir sirenin sesinin yaklaşan sireninkinden daha düşük duyulmasıyla aynı şeydir. Galaksilerin birbirlerinden uzaklaştığını varsayarsak tüm bunlar mantıklıydı. Bu araştırmaya temel bir katkı, Alman gökbilimci Karl Wirtz tarafından yapıldı: Kırk galaksiyi ayrıntılı olarak inceledikten sonra, onların ışığı ne kadar zayıfsa, bizden ne kadar uzaktaysa, spektrumlarındaki kırmızıya kaymanın da o kadar güçlü olduğunu keşfetti. Bu, daha uzaktaki galaksilerin yakındakilerden daha hızlı uzaklaştığı anlamına geliyordu. Ancak Wirtz'in vardığı sonuçların doğruluğuna ikna olmak için Edwin Hubble'ın araştırmasını beklemek zorundaydık.
Kararsız alan
Rus matematikçi Alexander Friedman ve Belçikalı gökbilimci Georges-Henri Lemaitre, kozmolojik bir sabitin getirilmesine rağmen, Einstein'ın Evreninin kararsız olduğu ve küçük bir dalgalanmanın onun süresiz olarak genişlemesine veya daralmasına neden olmak için yeterli olacağı sonucuna vardılar. Hubble'ın gözlemleri Evren'in genişlediği sonucunu ortaya çıkardı. Lemaitre ayrıca Evrenin her şeyin ortaya çıkmasına neden olan “ilkel atomdan” kaynaklandığı teorisini de geliştirdi. Bu teoriyi destekleyen çok sayıda veri olmasına rağmen, ciddi eleştirilere maruz kalmıştır. Ancak fikir ölmedi; tam tersine, Evrenin devasa bir patlama sonucu doğma olasılığını teorik olarak doğrulayan fizikçi George Gamow tarafından desteklendi.
Sabit Evren
Bu arada başka bir gökbilimci Fred Hoyle, Evrenin şu hızda genişliyor olabileceği fikrini ortaya attı: durağan durum": galaksiler birbirlerinden uzaklaşıyor, ancak aralarındaki boşlukta sürekli olarak yeni maddeler doğuyor. Meslektaşlarının hipotezini ironik bir şekilde "Büyük Patlama" olarak adlandıran kişi Hoyle'du. Ama sonunda bilim dünyası Gamow'un ortaya attığı Büyük Patlama hipotezini destekledi ve 1960'ların sonunda spesifik bir teoriye dönüştürüldü ve 1990'ların sonunda COBE ve WMAP uyduları tarafından doğrulandı.
Arkaplan radyasyonu
Büyük Patlama'dan birkaç yüz saniye sonra Evren'in yarıçapı yalnızca birkaç ışık dakikasıydı ve madde zaten dahildi. basit elementler atomlar - birbirleriyle etkileşime giren elektronlar, protonlar, nötronlar ve ayrıca nötrinolar ve fotonlar (enerji aktaran parçacıklar). Büyük Patlama'dan birkaç yüz bin yıl sonra sıcaklıklar yaklaşık 3300°C'ye düştüğünde, fotonlar ve diğer parçacıklar arasındaki çarpışmaların sayısı azaldı ve fotonlar Evren boyunca serbestçe yayılmaya başladı.
Gittikçe daha soğuk oluyor
Genişleme, sıcaklıkta daha fazla düşüşe neden oldu ve sonunda 3 K'ye, yani yalnızca üç derece daha yükseğe düştü. tamamen sıfır(-273°C). Bu sıcaklık, giderek daha az yoğunlaşan bir Evrende diğer parçacıklarla giderek daha az çarpışan ve bugüne kadar hayatta kalmayı başaran dolaşan fotonlara "damgalandı". Bugün o uzak zamanların en önemli tanıkları olarak kabul ediliyorlar. Sözde "arka planı" oluşturanlar başıboş dolaşan fotonlardır. kozmik radyasyon" 1964 yılında bu ödüle layık görülen radyo gökbilimcileri Arno Penzias ve Robert Wilson tarafından keşfedildi. Nobel Ödülü 1978 yılında fizikte.
Kazara açıldı
Aslında araştırmacılar mikrodalgaları almak için yeni bir tür anten kuruyorlardı. Çalışma sırasında bilim adamları bilinmeyen radyasyon aldılar ve ilk başta bunun olduğuna karar verdiler. dünyevi köken. Ancak çok geçmeden Penzias ve Wilson, Gamow ve meslektaşlarının varlığını 1948'de varsaydıkları kozmik radyasyonu "dinlediklerini" fark ettiler - Büyük Patlama'nın "yankısı" gibi bir şey. Açılış arkaplan radyasyonuçok önemliydi çünkü standart Model Evren, içinde yaklaşık bir milimetre dalga boyunda yayılan ve tüm uzaya nüfuz eden homojen bir sinyalin varlığını sağladı. Bu tam olarak bilim adamlarının keşfettiği şey.
Uydulardan
Penzias ve Wilson'ın keşfi yıllar boyunca birçok kez test edildi, ancak her zaman doğrulandı. Testler balonlarla gerçekleştirildi (örneğin, İtalya ve ABD'nin ortaklaşa gerçekleştirdiği Boomerang deneyi). Üç uydu (COBE, WMAP ve Planck), arka plan radyasyonunu incelemek için özel olarak tasarlandı ve mükemmel sonuçlar üretti, özellikle son ikisi, radyasyonun ölçülmesini ve daha önce erişilemeyen ayrıntıların elde edilmesini mümkün kıldı. Uydulardan alınan verilerin analizi sayesinde, arka plan radyasyonunun sıcaklığındaki farklılıklar yalnızca derecenin yüz binde biri kadar keşfedildi. Bu küçük "dalgalanma" sanki genetik Kod canlı varlık: Evrenin evrimini belirler.
Arka plan radyasyonunun keşfi, Hoyle'un durağan Evren teorisini gömerek Büyük Patlama modelinin lehine en önemli kanıt haline geldi.
Ortaya çıkan şüpheler
Eğer Big Bang'in nasıl gerçekleştiğini gerçekten anlayabilseydik, Evren'in doğuşu ve yapısı hakkında cevaplanmamış binlerce soruyu yanıtlamış olurduk. Ancak gökbilimcilerin elindeki en modern araçlara rağmen bu soruların henüz bir cevabı yok. Ana ve çoğu karışık mevzu- Büyük Patlama nasıl ve neden oldu?
Evrenin geçmişini araştırma konusundaki yeteneklerimiz zamanın derinliklerine kadar uzanır ve daha önce de belirttiğimiz gibi Büyük Patlama'dan 10 × -43 saniye sonra durur. Sadece teorik fizik ve yalnızca yeni hipotezler bizi Büyük Patlama'dan "önceki" zamana götürecektir.
Karanlık madde ve karanlık enerji
Büyük Patlama ile açıklanabilecek bir diğer önemli konu ise evrenin kökenidir. karanlık madde Ve karanlık enerji. Evren, geleneksel yollarla, örneğin teleskopla gözlemleyebildiğimiz ve bize yıldızlar, bulutsular ve galaksiler şeklinde görünen maddenin yalnızca %5'i kadardır. Geriye kalan %27 karanlık madde ve %68 karanlık enerjidir. Karanlık maddeyle ilgili olarak bugün bazı spesifik hipotezler öne sürülüyor: Bu madde görünmezdir, yerçekimi kuvveti nedeniyle galaksilerde ve galaksi kümelerinde varlığını tespit eder, hala bilinmeyen birkaç tür parçacıktan, nötrinolardan (eğer kütleleri eşitse) oluşabilir. sıfır değil) veya son derece düşük parlaklığa sahip yıldızlar.
Öte yandan karanlık enerji hâlâ bir gizem. Bununla ilgili bilinen şey, itici bir kuvvet gibi davrandığı ve bu enerji olmasaydı bekleneceği gibi Evrenin yavaşlamak yerine artan bir hızla genişlemesine neden olduğudur.
Kırmızıya kayma
Bazı sorular evrenin kökenini araştıranlara meydan okurken, bazıları da Büyük Patlama teorisinin kendisine meydan okuyor. Bu sorulardan ilki galaksilerden gelen ışığın kırmızıya kaymasıyla ilgilidir. Aralarında Amerikalı gökbilimci Halton Arp'ın da bulunduğu bazı astrofizikçiler, kırmızıya kaymanın yalnızca galaksilerin uzaklaştırılmasından değil, aynı zamanda gözlemlenen nesnelerin doğasıyla ilişkili bir olgudan da kaynaklandığına inanıyor. Eğer durum böyleyse, evrenin genişleme teorisinin dayandığı desteğin bir kısmı çökecektir. Halen Fred Hoyle'un durağan evren teorisini destekleyenler polemiklerini tam da bu teze dayandırıyorlar. Eğer Arp haklıysa, Evrenin doğuşunu açıklamak için Büyük Patlama teorisine gerek yok. Ancak Arp'ın önerdiği şey, Evrenin genişlemesi teorisini destekleyenlerin çürütmeleriyle karşılandı.
Döngüsel Evren
Dünyamızın varlığını açıklayan teoriler yalnızca Büyük Patlama ve durağan Evren teorileri değildir. Evrenin döngüsel varlığını öne süren en az bir teori daha var. Bu teoriye göre Evren, evriminin sonuna yaklaştığında yeni bir Büyük Patlama ile “yeniden başlar”. Belki de her yeniden doğuşta Evren geçmişinin özelliklerini “unutuyor” ve yenilerini oluşturuyor fiziksel yasalar, enflasyon aşamasında doğmuştur.
