Charakterystyka teorii Wielkiego Wybuchu, etapy, dowody, problemy

teoria wielkiego podrywu Teoria kosmologiczna jest wyjaśnienie pochodzenia wszechświata i ta, która obecnie ma największą akceptację w społeczności naukowej. Stwierdza, że ​​wszechświat rozpoczął się od wielkiej eksplozji, około 13 lat temu.800 milionów lat i od tego czasu ciągle się rozwija.

Z tej wielkiej eksplozji powstała sprawa, czas i przestrzeń, która następnie przekształciła się w galaktyki i systemy gwiazd, w tym naszą własną Drogę Mleczną, Układ słoneczny i wreszcie do nas samych.

Wielki Wybuch lub wielka eksplozja, koncepcja artystyczna

Teoria miała swoje pochodzenie w 1915 r., Wraz z równaniami względności Alberta Einsteina, które między innymi przewidują ekspansję wszechświata, z którym niemiecki naukowiec nigdy nie czuł się komfortowo.

Jednak belgijski astronom George Lemaitre, kiedy studiuj. W 1927 r. Lemaitre opublikował artykuł, w którym przedstawił swoje pomysły na temat pochodzenia wszechświata, który nazwał „oryginalnym atomem”.

American Astronom.

Cofając się w czasie, galaktyki powinny niewątpliwie być znacznie bliżej tego, czym są dzisiaj. I dlatego powinna być chwila, że ​​cała materia była niesamowicie skompresowana, zajmując nieskończenie małą przestrzeń: osobliwość.

[TOC]

Charakterystyka teorii Wielkiego Wybuchu

Ilustracja Wielkiego Wybuchu

Termin „Wielki Wybuch” został wymyślony przez fizyka Freda Hoyle'a w 1940 roku, który nie współczuł temu pomysłowi, więc odniósł się do niej kpiąc, nazywając ją „tę wielką eksplozją”. Hoyle był przekonany, że wszechświat jest stacjonarny.

Chociaż jego nazwisko prowadzi nas do myślenia o katastrofalnym wydarzeniu, fizycy i kosmolodzy uważają teraz, że nie było to ani wielkie, ani kataklizm, z którego galaktyki leciały we wszystkich kierunkach.

Ale było tak potężne, że cztery podstawowe interakcje fizyki zostały zjednoczone w tych pierwszych momentach.

Główny postulat teorii 

Cały wszechświat był pierwotnie w niewiarygodnie gęstym i gorącym stanie, a następnie nagle rozszerzył się, podczas gdy ostygnął powoli. To rozszerzenie trwa dzisiaj.

Wielki Wybuch nie wyjaśnia, jak powstała pierwotna osobliwość, a mniej tego, co było przed nim. To, co wyjaśnia, to to, co stało się z wszechświatem we wczesnych dniach, w których osobliwość przestała być.

Kiedy to się stało 

Naukowcy szacują, że wielki wybuch miał miejsce 13.800 milionów lat i nie można wiedzieć, co się stało wcześniej, od czasu, wraz z przestrzenią i materią, zostały stworzone w tym dokładnym momencie.

Gdzie to się stało 

To nie było zlokalizowane wydarzenie. Okazuje się, że im bardziej odległe obiekty widzimy z najpotężniejszymi teleskopami, tym bardziej cofamy się w czasie, gdy nastąpiło Wielki Wybuch, niezależnie od kierunku, w którym patrzysz. 

Może ci służyć: wysiłek napięcia: wzór i równania, obliczenia, ćwiczenia

Stało się to później

Po Wielkim Wybuchu temperatura spadła i utworzyła cząstki subatomowe, które znamy: protony, neutrony i elektrony, aby doprowadzić do atomów.

Podczas Wielkiego Wybuchu powstała grawitacja, siła jednoczącej atrakcyjności materii, a także inne podstawowe interakcje.

Pierwsze utworzone elementy chemiczne to wodór, najprostszy ze wszystkich, a następnie hel i lit, w procesie zwanym nukleosynteza. Z czasem ogromne chmury tych elementów spowodowały pierwsze galaktyki.

Teoretyczne podstawy Wielkiego Wybuchu

Głębokie wizerunek wszechświata, wykonany przez Hubble Space Telescope. Źródło: Wikimedia Commons.

Wielki Wybuch opiera się na:

- Równania teorii względności Propozycje Einsteina.

-On standardowy model cząstek, który opisuje strukturę materii w kategoriach podstawowych cząstek i interakcji między nimi.

-On Zasada kosmologiczna, który stwierdza, że ​​wszechświat jest jednorodny i izotropowy, gdy widzimy go na większą skalę. Oznacza to, że jego właściwości są identyczne we wszystkich kierunkach, a prawa fizyki są takie same po każdej stronie.

Oczywiście wiemy, że nagromadzenie materii, oddzielone przestrzeniami o wiele mniejszej gęstości. Z tego punktu widzenia właściwości wszechświata z pewnością różnią się. Ale skala obejmująca zasadę kosmologiczną jest znacznie większa niż to.

Zgodnie z zasadą kosmologiczną wszechświat nie ma centrum ani krawędzi ani limitów, ponieważ miejsca preferencyjne po prostu nie istnieją.

Stwierdzono zatem, że wszechświat ma pochodzenie w czasie, a zatem skończony wiek, chociaż nadal nie jest jasne, czy jego przedłużenie jest skończone lub nieskończone.

Etapy wszechświata zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu

Ewolucja wszechświata według Wielkiego Wybuchu. Źródło: Wikimedia Commons.

Naukowcy wyróżniają trzy główne stadia, pierwszy wszechświat Bardzo oryginalne, drugi z samego pierwotnego wszechświata i trzeci etap Tworzenie struktury. 

Podczas pierwszych dwóch wszechświata było po raz pierwszy zdominowane przez promieniowanie, a następnie materię. 

Stadium promieniowania

W tej erze energia miała postać fotonów, cząsteczki elementarne bez masy, które tworzą światło. Dzięki im pary materii i elektron antymaterii - pozytron, które są unicestwione, gdy są, emitując ponownie energię w postaci fotonów.

Jednak w pewnym momencie materia dominowała lekko na antymaterii, co później doprowadziło do pojawienia się pierwszych cząstek subatomowych.

Kosmolodzy uważają, że ten etap trwał około 700.000 lat i wyróżnia następujące okresy:

Może ci służyć: rozszerzenie liniowe: co to jest, wzór i współczynniki, przykład

Etap początkowy

Zacznij od 10^-43 Kilka sekund po wielkim wybuchu i rozumie:

-Era Plancka, kiedy cztery podstawowe interakcje - elektromagnetyczne, silne jądrowe, słabe i grawitacyjne - stanowiły pojedynczą siłę podstawową. 

-ERA zjednoczenia, która miała miejsce 10^-36 Kilka sekund później, gdy grawitacja oddziela się od innych sił, ale pozostałe pozostały w połączeniu z tak zwanym jelitem (Wielka zunifikowana teoria) Gdy wszechświat rozszerzył się i ochłodził.

Wielka inflacja

Od 10^-36 do 10^-33 sekundy, w których wszechświat doświadczył przyspieszonego wzrostu, ochłodził i zmniejszył jego gęstość, w wyniku ekspansji.

W ten sposób wszechświat wyrósł z czegoś mniejszego niż czubek szpilki, do kuli wielkości kilku podeszwy, takich jak nasza, wszystko z dużą prędkością.

Tworzenie cząstek

Wzrost wszechświata zmniejszył swój rytm bez zatrzymywania się i pojawiły się pierwsze elementarne cząstki: protony, elektrony i neutrony.

Tworzenie atomów lekkich

Po trzech minutach protony i neutrony zderzyły się, tworząc pierwsze jądra. Następnie znaleziono te jądra i utworzono atomy lekkie.

Wygląd światła

Paradoksalnie wysokie temperatury oryginalnego wszechświata nie pozwalały na pojawienie się światła dopiero około 380.000 lat po Wielkim Wybuchu.

Ale potem wszechświat już ostygnął wystarczająco, aby umożliwić tworzenie neutralnego wodoru, z którym fotony - procy - mogli przesunąć się na duże odległości bez przeszkód.

Dominacja materii

Wszechświat, dawniej nieprzezroczysty ze względu na wysoką gęstość, stał się przejrzysty dla promieniowania, a materia nabyła przewagę.

W ten sposób powstały pierwsze konglomeraty, dzięki działaniu grawitacji i wszechświata zaczął zdobywać obecną formę. Jest to etap tworzenia struktury.

Tworzenie gwiazd i galaktyk

Grawitacja zawaliła się chmury gazowe, tworząc pierwsze gwiazdy, które zostały później powiązane w galaktykach. Eksperci uważają, że stało się to około 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Czas ciemnej materii

Rozszerzenie wszechświata nie zatrzymało się wręcz przeciwnie.

Teraz naukowcy uważają, że istnieje inny przedmiot, który możemy zobaczyć, nazywany Ciemna materia, który jest odpowiedzialny za tę przyspieszoną ekspansję.

Dowód

Ilustracja satelitarna WMAP przyjmuje dane, aby zrozumieć Wielki Wybuch

Kosmiczne tło promieniowania

Wielki Wybuch jest dziś nawet obserwowany, pomimo upływu czasu, poprzez promieniowanie, które pochodzi z najbardziej odległych miejsc we wszechświecie. 

Kosmiczne tło promieniowania mikrofalowego (Kosmiczne tło mikrofalowe) Zostało to odkryte w połowie lat 60. XX wieku przez dwóch badaczy z Bell Laboratories: Arno Penzias i Robert Wilson.

Jest to blask, który pozostawił Wielki Wybuch, coś, co teoria już wskazała z góry, ale nie można było tego wykryć, dopóki Penzias i Wilson Experiments.

Może ci służyć: prędkość propagacji fali

Prawo Hubble-Leitre

W 1929 r. Edwin Hubble powiedział, że wszechświat się rozwija i przez osiem lat był odpowiedzialny za zebranie niezbędnych danych do przetestowania ich w Monte Wilson Observatory w Kalifornii.

W ten sposób wyróżnił następujące prawo, w którym prędkość v Po tym galaktyki odsuwają się od nas, jest to proporcjonalne do odległości R, istnienie H Hubble stała:

V = HR

Gdzie h = 22 x 10^-3 M/(Sterño Light). Ta prosta forma prawa jest ważna, jeśli chodzi o galaktyki niezbyt odległe.

Jednolity rozkład odległych galaktyk

Hubble Space Telescope potwierdza, że ​​odległe galaktyki są rozmieszczone jednorodnie, zgodnie z zasadą kosmologiczną.

Pozorna wielkość odległych galaktyk

Im większe czerwone przemieszczenie, tym bardziej pozorna wielkość odległej galaktyki, co oznacza, że ​​długość fali jego światła jest przedłużona podczas podróży przez rozszerzający się wszechświat.

Problemy i krytyczne

W teorii istnieje wiele punktów, które pozostają ciemne, na przykład naukowcy wciąż nie wiedzą, co wywołała wielka inflacja.

Z drugiej strony wielu ekspertów nie jest zadowolonych z faktu, że przed Wielkim Wybuchem nie było czasu, materii ani przestrzeni, ponieważ niektórzy uważają, że czas zawsze istniał.

Oczywiście teorie kosmologiczne wskazują na zjawiska o dużej skali i są doskonałe lub odrzucane dzięki nowym odkryciom. Naukowcy mają nadzieję rozstrzygnąć rozbieżności jako następujące:

Problem entropii

Entropia była nienormalnie niska w pierwszych momentach wszechświata, a kosmolodzy nie wyjaśniają wzrostu entropii do obecnych poziomów.

Problem horyzontu

Problem ten odnosi się do faktu, że prędkość światła jest skończona i nic nie podróżuje szybciej od niej, jednak regiony, których podczas Wielkiego Wybuchu nie mogły być w kontakcie z powodu ich separacji, okazuje się, że były one w równowadze termicznej. 

Problem planistyki

Uważa się, że żyjemy w płaskim wszechświecie, jednak teoria Wielkiego Wybuchu nie oferuje fizycznego mechanizmu, który zadowalająco wyjaśnia powód.

Problemy z monopolu magnetycznym

Teoria Big Bang przewiduje istnienie magnetycznych monopoli, ale jak dotąd ich nie znaleziono. Za każdym razem, gdy próbujemy, gdy magnes jest podzielony, mniejsze magnesy są zawsze uzyskiwane za pomocą bieguna północnego i południowego, nigdy nie oddzielają bieguna magnetycznego (monopole).

Inne obawy dotyczące teorii to: skąd wzięła się osobliwość? I w jaki sposób materia przeważała powyżej antymaterii? O Jak i dlaczego doszło do wielkiej inflacji? Nadal jest długa droga.

Bibliografia

1. Carroll, ur. Wprowadzenie do współczesnej astrofizyki. 2. Wydanie. osoba.
2. Falcón, n. Krytyczna recenzja Wielkiego Wybuchu. Odzyskane z: badań.internet.
3. Nasiona, m. 2011. Podstawy astronomii. 11. Wyd. Cengage Learning.
4. Serway, r., Jewett, J. 2019. Fizyka nauk i inżynierii. Głośność 2. 10. Wyd. Cengage Learning.
5. Wikipedia. Promieniowanie w tle mikrofalowym. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.