10 Цікавих фактів про теорію великого вибуху
Якщо ви запитаєте вченого, з чого, на його думку, почалася Всесвіт, в більшості випадків ви отримаєте відповідь: Великий Вибух. Наш Всесвіт, повна зірок, галактик і космічних структур, розділених гігантськими просторами порожнього космосу, не завжди була такою і такою НЕ народилася. Всесвіт стала такою, розширивши і охолонувши з гарячого, щільного, однорідного стану, в якому не було ніяких галактик, зірок і навіть атомів. Все існуюче в нинішній формі не існувало 13,8 мільярда років тому, але дізналися ми про це лише в останні 100 років. Здавалося б, уже давно, але багато людей не знають про теорію Великого Вибуху найпростіших речей - і ми тут, щоб виправити це прикре непорозуміння.
Ейнштейн спочатку повністю заперечував можливість цієї теорії
Загальна теорія відносності Ейнштейна була революційною теорією гравітації, запропонованої в 1915 році на заміну теорії Ньютона. Вона передбачила орбітальний рух Меркурія з точністю, з якою не змогла теорія Ньютона, передбачила викривлення зоряного світла масою, яке було підтверджено в 1919 році, і передбачила існування гравітаційних хвиль, що було підтверджено пару місяців назад. Також вона передбачила, що Всесвіт, повна статичної або не змінюється з часом матерії, була б нестабільна. Коли бельгійський священик і вчений Жорж Леметр в 1927 році припустив, що тканину простору-часу Всесвіту може бути дуже великий і розширюється, що виростала з невеликого, більш щільного і однорідного стану в минулому, Ейнштейн надіслав йому лист у відповідь: «Ваші розрахунки вірні, але ваша фізика огидна! ».
Відкриття Хабблом розширення Всесвіту зробило цю ідею серйозної
Хоча багато вчених вважали, що спіралеподібні туманності в небі були далекими галактиками, ще задовго до Ейнштейна, саме робота Едвіна Хаббла в 1920-х показала, що це не тільки правда, але і що чим далі галактика, тим швидше вона від нас віддаляється. Цей факт - закон Хаббла - описує розширення Всесвіту, привів до дуже простої інтерпретації, відповідно до ідеї Великого Вибуху: якщо Всесвіт розширюється сьогодні, значить в минулому вона була менше і щільніше!
Ця ідея витала в повітрі з 1922 року, але оскаржувалася десятиліттями
Радянський фізик Олександр Фрідман прийшов до цієї теорії в 1922 році, але був розкритикований Ейнштейном. Робота Леметра від 1927 року також ще була відкинута Ейнштейном, і навіть після роботи Хаббла в 1929 році ідея того, що Всесвіт був менше, щільніше і більш однорідна в минулому, не бралася серйозно. Але Леметр додав до цієї ідеї, що червоне зміщення галактик можна пояснити саме розширенням простору і що повинен був бути початковий «момент створення», який десятиліттями був відомий як «первісний атом» або «космічне яйце».
Теорія отримала визнання в 1940-х роках після ряду успішних прогнозів
Георгій Гамов, американський вчений, зачарований ідеями Леметра, усвідомив, що якщо Всесвіт розширюється, то довжина хвилі світла в ній збільшується з часом, отже - Всесвіт остигає. Якщо сьогодні вона остигає, в минулому вона мала бути гаряче. Екстраполюючи тому, він усвідомив, що одного разу був період часу, коли було надто гаряче для того, щоб нейтральні атоми могли сформуватися. Отже, у міру охолодження і розширення Всесвіту, вона повинна була утворити легкі елементи і нейтральні атоми в перший раз, що залишило б відбиток у формі космічного фону холодного випромінювання температурою в кілька градусів вище абсолютного нуля.
Назва «Великий Вибух» придумав найгарячіший противник теорії, Фред Хойл
Теорія з рядом інших передбачень - теорія стаціонарного Всесвіту - насправді була провідною теорією в 1940-х, 1950-х і 1960-х роках, оскільки стверджувала, що велика частина атомів з`явилася з зірок, а не з цього гарячого щільного стану, підтвердженого ядерною фізикою. Виступаючи на BBC, Хойл придумав «Великий Вибух» у радіоінтерв`ю 1949 року, що сказавши: «Одна з ідей була така, що Всесвіт почала жити деякий час назад після одного гігантського вибуху, а нинішнє розширення - спадщина цього жорстокого вибуху. Ця ідея великого вибуху здалася мені незадовільною ще до того, як пильну її вивчення показало, що вона призводить до серйозних складнощів ».
Післясвічення Великого Вибуху відкрили в 1964 році, завдяки&hellip- пташиному посліду
У 1964 році вчені Арно Пензиас і Боб Уїлсон, працюючи в Holmdel Horn Antenna в Лабораторії Белла, відкрили рівномірний радіосигнал, який надходить з неба відразу звідусіль. Не розуміючи, що це було післясвітіння Великого Вибуху, вони вирішили, що проблема в антені, і спробували відкалібрувати її, прибравши цей «шум». Коли ж це не спрацювало, вони пішли до антени і виявили гнізда голубів, які влаштувалися там. Вони очистили антену, вигнали голубів, але сигнал залишився. Слідом за усвідомленням, що це був передбачений Гамовим фон, який підтверджує модель Великого Вибуху, прийшло і зміцнення цієї наукової теорії як пояснює початок нашому Всесвіту. Таким чином, Пензиас і Вілсон стали єдиними нобелівськими лауреатами, які прибирали пташиний послід в процесі своїх «нобелівських» досліджень.
Підтвердження Великого Вибуху дає нам вичерпну історію утворення зірок, галактик і планет у Всесвіті
Якщо Всесвіт почався з гарячого, щільного, розширюється і однорідного стану, тоді їй довелося не тільки охолоджувати і формувати атомні ядра і нейтральні атоми, але і провести певний час, стягуючи об`єкти за допомогою гравітації в структури. Перші зірки утворилися через 50-100 мільйонів років-перші галактики - через 150-200 мільйонів років-галактик на кшталт Чумацького Шляху могли знадобитися мільярди років, а перші тверді планети сформувалися лише після того, як безліч поколінь зірок віджило своє, спалило паливо і загинуло під вибухах наднових. Можливо, немає нічого випадкового в тому, що ми спостерігаємо Всесвіт зараз, через 13,8 мільярда років після Великого підривання можливо, саме зараз настав час для життя з`явитися.
Флуктуації в космічному мікрохвильовому фоні кажуть, що Всесвіт був практично ідеально однорідною на початку Великого Вибуху
Середня температура космічного мікрохвильового фону сьогодні - всього 2,725 К, але флуктуації в ньому, показані вище, досягають усього 100 мікрокельвіна. Той факт, що післясвітіння Великого Вибуху має легкі шорсткості заданої величини, підказує: Всесвіт був практично однорідної в ті ранні часи, і з цих флуктуацій виросли всі структури - зірки, галактики та інше - які ми бачимо у Всесвіті сьогодні.
Великий Вибух сам по собі може і не означати саме початок
Нам хотілося б екстраполювати це щільне, гаряче, розширюється стан до самого початку, до самої сингулярності, як це зробив Леметр 89 років тому. Але є ряд спостережень - включно з тими флуктуації - який говорить нам, що до всього цього було інше стан, коли вся енергія Всесвіту була властива самому простору, і що простір розширювався в експоненційному порядку. Цей період відомий як космічна інфляція, і ми до сих пір вивчаємо її подробиці. Наука намагається дотягнутися до самого початку часів, але поки що кінця цим засадам не видно.
Те, як почалася Всесвіт, не говорить нам, як вона закінчиться
Великий Вибух говорить нам, що була гонка між гравітацією, яка намагається стиснути розширюється Всесвіт, і початковим розширенням. Але Великий Вибух сам по собі не говорить нам, якою буде кінцева доля Всесвіту - за це вже буде відповідати то, з чого ця Всесвіт складається. З існування темної енергії, відкритої за все 18 років тому, ми дізналися, що розширення не тільки перемагає, але і що найбільш віддалені галактики будуть все швидше від нас віддалятися. На поточний момент найбільш можливої долею Всесвіту стане її холодна смерть.
