10 faktów o Teorii Wielkiego Wybuchu

Ostatnio aktualizowane: 25.07.21

 

Każdy przynajmniej raz słyszał o Teorii Wielkiego Wybuchu i wie, że ma ona coś wspólnego z powstaniem Wszechświata. Na czym jednak dokładnie polega ta koncepcja, co zakłada i co mówi nam o przestrzeni, w której istnieje nasza planeta? Odpowiedzi na te pytania oraz inne ciekawe informacjie na temat Wielkiego Wybuchu znajdziesz w poniższym artykule.

 

Założenia Teorii Wielkiego Wybuchu

Naukowcy już od dawna prezentowali różne teorie powstania Wszechświata, a każda z nich opierała się na innych założeniach. Jeszcze do końca XIX wieku funkcjonował model Wszechświata, który jest skończony i przede wszystkim statyczny. Dopiero XX wiek zaczął przynosić zmiany w sposobie pojmowania tego, co otacza naszą planetę. Pojawiały się nowe odkrycia i obliczenia matematyczne, które w inny sposób tłumaczyły powstanie Wszechświata. Teoria Wielkiego Wybuchu to jedna z najszerzej komentowanych teorii, która ma największą liczbę zwolenników, będących najbliżej całkowitego udowodnienia prawidłowości swoich założeń. Czym tak naprawdę jest to, co nazywamy Kosmosem? Wszechświat to tak naprawdę wszystko to, co fizycznie istnieje. W skład Kosmosu wchodzą zarówno planety i gwiazdy, jak i czas oraz przestrzeń, prawa fizyki, czy energia. Przede wszystkim jest to jednak ukształtowana w różny sposób materia.

Teoria Wielkiego Wybuchu tłumaczy, jak powstał znany nam Wszechświat. Zakłada ona, że na samym początku cała materia skupiona była w jednym punkcie o bardzo małej średnicy. Mniejszej niż główka od szpilki. Ogromna gęstość w tym obszarze sprawiała, że panowały tam również wysokie temperatury. Cała ta niewielka przestrzeń była przepełniona pokładami energii. Wszystko to istniało poza czasem, nie było grawitacji, ani przestrzeni, jaką znamy dziś. W pewnym momencie jednak czas ruszył, a przestrzeń wypełniona materią zaczęła się rozszerzać, tworząc znany nam Wszechświat.

 

Teoria Wielkiego Wybuchu — ciekawostki

Teoria Wielkiego Wybuchu ma mylącą nazwę. Momentem powstania Wszechświata wcale bowiem nie był wybuch. Na pewno nie towarzyszył temu huk, czy nawet jakikolwiek dźwięk. W czasie powstania Wszechświata nie mogły jeszcze istnieć fale akustyczne. Sam moment, w którym przestrzeń wypełniona energią zaczęła się rozszerzać, również prawdopodobnie nie był spowodowany jakimś zewnętrznym wybuchem. Dlatego tak dobrze znana wielu osobom nazwa jest jednocześnie bardzo myląca i z pewnością wprowadza w błąd. Warto jednak wiedzieć, że nie wymyślili jej zwolennicy teorii, a jej przeciwnicy. Wielki Wybuch, czyli po angielsku Big Bang (dosłowne tłumaczenie to Wielkie Bum) to nazwa prześmiewcza, ironizująca, mająca umniejszyć wiarygodności całej teorii. Określenie tych założeń, choć nie całkiem adekwatne, przyjęło się jednak także między zwolennikami teorii i funkcjonuje do dzisiaj.

Teoria powstania świata, wszystkich planet i gwiazd wywodzi się od pierwszego założenia, czyli filaru, całej teorii — Wszechświat się ciągle rozszerza. Dopiero na początku XX wieku naukowcy zaczęli badać założenie, że ta kosmiczna przestrzeń może być niestała. Badania i dowody wysunięte przez Einsteina potwierdzały zmienność Wszechświata. Sam fizyk jednak obawiał się podważać funkcjonujący wtedy model przestrzeni kosmicznej i wprowadził do swoich obliczeń stałą kosmologiczną. Pod koniec życia przyznał, że był to jeden z największych błędów, jakie popełnił. W latach 20. astronom Edwin Hubble uzyskał dowód potwierdzający rozszerzanie się Wszechświata. Razem z Miltonem Humasonem udowodnili, że daleko poza Drogą Mleczną znajdują się inne galaktyki. W tym celu wykazali, że im większe oddalenie mgławicy, tym mocniejsze jest jej przesunięcie ku czerwieni i tym bardziej zwiększa się jej prędkość.

Rozszerzanie się Wszechświata oraz przewidywane modele jego dalszego powiększania się, doprowadziły naukowców do stwierdzenia, że cofnięcie czasu spowoduje kurczenie się przestrzeni. W uproszczeniu, badacze, matematycy i fizycy obliczyli, że skoro Wszechświat staje się coraz większy, kiedyś musiał być dużo mniejszy. Cofając czas za pomocą obliczeń, stworzyli oni teorię, mówiącą, że kiedyś cała materia upakowana była w przestrzeni nie większej niż główka od szpilki.

Ile czasu zajęło materii rozszerzenie się na tyle, aby stworzyć Wszechświat? Odpowiedź na to jest trudna, ale z pewnością nie był to długi okres. Początek Wszechświata to zaledwie ułamki sekund. Początkowe rozszerzanie się mocno ściśniętej materii następowało niezwykle szybko. Między cząsteczkami jest coraz więcej miejsca, a średnia energia zmniejsza się na skutek rośnięcia Wszechświata. Od wielkości atomu do przestrzeni porównywalnej do piłki tenisowej materia rozszerzyła się w czasie 10-36 sekundy. Jest to jedna trylionowa sekundy. Wszechświat osiągnął średnicę kilku metrów w ciągu 10-12 sekundy. Naukowcy nie potrafią jednak określić, co dokładnie działo się na samym początku. Wszelkie obliczenia są wiarygodne dopiero po upływie 10-43 sekundy. Okres wcześniejszy nazywany jest przez naukowców czasem Plancka. Jedno z założeń, próbujących wytłumaczyć powstanie Wszechświata i co działo się na samym początku, wykorzystuje teorię kwantów. Nauka badająca pierwsze ułamki sekund na tej podstawie nazywana jest kosmologią kwantową.

Ile lat ma Wszechświat? Pierwsze badania przeprowadzone przez Hubble’a oraz Humasona wskazywały, że wiek Wszechświata to 2 miliardy lat. Jednak nawet badania geologiczne Ziemi wskazywały, że ma ona ok. 4 miliardów lat, a niektóre planety istnieją nawet od 10 miliardów lat. Błąd w obliczeniu wieku Wszechświata wynikał z uwzględnienia za małych odległości między Ziemią a innymi galaktykami. Obecnie wiadomo, że Kosmos liczy sobie prawie 14 miliardów lat (dokładnie 13,8 miliardów). Składa się z licznych planet, gwiazd i galaktyk, które fascynują nie tylko naukowców, ale także dużą część ludzi niezwiązanych ze światem nauki. Kosmos można podziwiać nawet na ścianie swojego pokoju, wystarczy dobry projektor do domu

Teoria Wielkiego Wybuchu opiera się na trzech głównych filarach. Pierwszy z nich to założenie, że Kosmos cały czas się rozszerza. Drugi to teoria wysunięta przez naukowca Georga Gamowa. Według jego obliczeń, przeprowadzonych w 1948 roku, w przestrzeni musi unosić się promieniowanie będące pozostałością po Wielkim Wybuchu. Zostało ono określone jako promieniowanie reliktowe. Badania wskazywały, że powinno ono być nadal wykrywalne, ponieważ znajduje się w całym Wszechświecie i miało bardzo wysoką temperaturę. Promieniowania reliktowego, zwanego także szczątkowym, nie udało się wykryć w latach 40., a dopiero 15 lat później. Teoria Wszechświata zyskała kolejny dowód na swoją prawdziwość dzięki dwóm naukowcom. Robert Wilson oraz Arno Penzias odkryli promieniowanie reliktowe, jednak zrobili to zupełnie przez przypadek. Chcieli oni bowiem udoskonalić swój system satelitarnej telekomunikacji. Stworzony przez nich odbiornik ciągle napotykał jednak szumy, które później okazały się głosem pierwotnego Wszechświata, czyli promieniowaniem reliktowym.

O ile historia Wszechświata oparta na Teorii Wielkiego Wybuchu ma wielu zwolenników, tak wielkość Kosmosu i to, czy jest on skończony, czy nie, wzbudza żywe dyskusje. Rozmiary Wszechświata są niemożliwe do określenia. Poza tym, co widzialne, znajduje się jeszcze to, czego zbadać się nie da. Trudne do określenia jest więc to, czy Kosmos w ogóle ma jakąkolwiek granicę. Przez długi czas utrzymywała się teoria wskazująca na nieskończoność Wszechświata. Jednak tuż przed śmiercią Stephena Hawkinga ukazał się jego artykuł we współpracy z Thomasem Hertogiem. Przedstawione w nim badania i założenia wskazują, że w wyniku Wielkiego Wybuchu powstało kilka mniejszych wszechświatów. Bazuje to na popularnej w ostatnich latach teorii, która mówi, że początek wszystkiego był momentem powstania nie jednego, a wielu wszechświatów. Nie da się jednak naukowo potwierdzić ich istnienia, tak jak tego, co było przed Wszechświatem. Dlatego z pewnością jeszcze przez wiele lat nie dowiemy się, czy istnieje jeden nieskończony Kosmos, czy Wieloświat, zawierający kilka ograniczonych wszechświatów.

Jaki kształt ma Kosmos? To pytanie, na które nie ma jeszcze odpowiedzi, ale jest ono kluczowe dla zrozumienia wielu zachodzących w nim zjawisk. Badacze podczas prób określenia nie tylko, jaka jest wielkość Wszechświata, ale także jego kształt, wykorzystują przede wszystkim promieniowanie reliktowe. Umożliwia ono bowiem wykonanie mapy mikrofalowej promieniowania tła. Na jej podstawie można określić, jak wielki jest Wszechświat, ale przede wszystkim jak wyglądał na początku swojego istnienia. Promieniowanie szczątkowe jest tak istotne dla określenia kształtu Kosmosu, że naukowcy nieustannie wysyłają poza orbitę Ziemską sondy mierzące mikrofalowe promieniowanie tła. Obecnie badacze wysuwają wiele, nie zawsze sensownych teorii, które mają tłumaczyć i przedstawiać kształt Wszechświata. Według jednych naukowców jest on w formie dwunastościanu, inni uważają, że przypomina walec lub stożek. Najstarsza koncepcja zakłada, że Kosmos to raczej sfera, a nie rozszerzający się z jednej strony lejek, jak proponują współcześni fizycy. Badacze twierdzą wręcz, że ekspansja Wszechświata to nie jedyna ciekawa rzecz w Kosmosie. Bardziej interesujące jest to, że może on mieć nie trzy, a cztery wymiary. W związku z tym jego trójwymiarowy kształt byłby jeszcze dodatkowo wygięty w nieznanej nam formie.

Kiedy, a przede wszystkim, czy kiedykolwiek, nastąpi koniec Wszechświata? Powstały przynajmniej dwie teorie, próbujące wyjaśnić, co stanie się z Kosmosem. Jedna z nich zakłada, że jego rozszerzanie się będzie trwało w nieskończoność. Wszechświat będzie rósł, aż odpowiedź na pytanie, jak duży jest Kosmos, będzie niemożliwa do znalezienia już nigdy. Druga koncepcja zakłada, że ciągłe rozszerzanie się doprowadzi do krytycznego momentu. Wtedy to Kosmos zacznie się zapadać, a cała materia ponownie skupi się w tylko jednym, niewielkim punkcie o bardzo dużej gęstości. Moment ten nazywany jest Wielką Zapaścią i przewiduje powrót Wszechświata do swojego początku.

Teoria Wielkiego Wybuchu wyjaśnia, co to jest Wszechświat i jak wyglądał jego początek. Trzeba wziąć jednak pod uwagę, że nawet ta najbardziej znana koncepcja może być błędna. Nie tylko dlatego, że początek Kosmosu wyglądał inaczej, ale możliwe jest również, że początku w ogóle nie było. Odpowiedź na pytanie, kiedy powstał Wszechświat, może być błędna, a nawet niemożliwa do znalezienia. Kosmos mógł bowiem nie mieć czegoś, co określane jest jako „moment zero”, czyli czas, gdy wszystko zaczęło się tworzyć i kształtować. Aby jednak potwierdzić taką teorię lub jej zaprzeczyć, potrzebne są wzmożone badania, zaawansowane technologie i jeszcze wiele odkryć.  

 

 

Dodaj komentarz

0 KOMENTARZ