Wielki wybuch

Wielki wybuch to jedna z teorii dotyczących powstania wszechświata, która jest uważana za najbardziej prawdopodobną. Według tego modelu wyłonienie się wszechświata, z nieskończenie gęstej i gorącej osobliwości, miało miejsce ok. 13,8 mld. lat temu. Dzięki lekturze tego artykułu możecie dowiedzieć się skąd się wywodzi i jak powstawał ten słynny model początku przestrzeni.

Wielki Wybuch - geneza teorii

Teoria Wielkiego Wybuchu oparta jest na obserwacjach, które wskazują na rozszerzanie się wszechświata. Podporą tego poglądu jest m.in. przesunięcie ku czerwinie widma promieniowania elektromagnetycznego, które pochodzi z odległych galaktyk. Obserwacje te wykazują, że przestrzeń rozszerza się od stanu, w którym cała energia wszechświata oraz materia miała ogromną gęstość i temperaturę. Fizycy do teraz nie sformułowali wspólnej wersji wydarzeń wcześniejszych.

Określenie „Wielki Wybuch” w odniesieniu do omawianego w artykule modelu zostało wykorzystane po raz pierwszy przez Freda Hoyle’a. Nadał on temu określeniu negatywny wydźwięk, sam jednak zaprzeczał stwierdzeniom, że chciał je wyśmiać. Uważał, że w ten sposób podkreśli różnicę między tym modelem, a ówcześnie panującym poglądem, że wszechświat jest niezmienny i wieczny.  Choć sama nazwa przysuwa namyśl o eksplozję, to jest to skojarzenie niefortunne, gdyż proces ten w rozumieniu współczesnej kosmologii nie polegał na ekspansji w pustej przestrzeni lecz jej rozszerzania.

Jak powstał model Wielkiego Wybuchu?

Zanim powstała teoria Wielkiego Wybuchu obowiązywał pogląd, ze Wszechświat jest niezmiennym i nieruchomym układem galaktyk. Twierdzili tak między innymi Albert Einstein oraz Isaac Newton.
Pierwsze badania prowadzące do sformułowania tej teorii miały miejsce na początku XX wieku. W 1912r. amerykański astronom Veto Slipher dokonał pomiaru widma promieniowania elektromagnetycznego względem pobliskich „mgławic spiralnych”, tak wówczas określano galaktyki spiralne. Naukowiec odkrył, że widmo niemal wszystkich jest znacząco przesunięte ku czerwieni, w wyniku czego galaktyki oddalały się względem obserwatora. Nie wyciągnął on jednak wniosków, dotyczących kosmologicznych konsekwencji dla tej zależności.

Już 10 lat później Aleksander Friedmann sforumował równania, które postulowały rozszerzanie się Wszechświata na podłożu ogólnej teorii względności. Pokazał tym samym, że Wszechświat może ulegać powiększaniu. Niezależnie od tych działań w 1927r. Georges Lemaître wysnuł teorię, że gdyby cofnąć się dalej w czasie, w pewnym momencie natrafiłoby się na stan, gdzie cały wszechświat byłby skompensowany do formy pojedynczego punktu w przestrzeni – tym samym wyprowadził hipotezę pierwotnego atomu. Jego założenia potwierdzone zostały potwierdzone dwa lata później dzięki obserwacjom dokonanym przez Edwina Hubblea. Zaobserwował on, że galaktyki charakteryzują się przesunięciem ku czerwieni, które jest wprost proporcjonalne do ich odległości od ziemi – twierdzenie to znamy obecnie pod nazwą „prawo Hubble’a”. W dużym uproszczeniu wynikiem tych rozważań jest wniosek, że cały Wszechświat się rozszerza.

Największe postępy w zakresie rozwoju teorii Wielkiego Wybuchu nastąpiły w latach 90. XX w. oraz w kolejnym dziesięcioleciu. Możliwość ta zaistniała dzięki zastosowaniu zaawansowanych teleskopów oraz skorzystaniu z danych zebranych przez satelity COBE, WMAP oraz kosmiczny teleskop Hubble’a. Dokonano pomiarów o niespotykanej wcześniej precyzji, które spowodowały odkrycie, że tempo rozszerzania się Wszechświata prawdopodobnie się zwiększa.

Wielki wybuch - założenia modelu gorącego

Model ten został opracowany już w 1948r. przez George’a Gamowa oraz Ralpha Alphera, który był jego studentem. Teoria ta opiera się na założeniu, że w momencie „narodzin” wszechświat był dziesięciowymiarowym tworem hiperprzestrzennym, w którym zjednoczone były wszystkie oddziaływania i istniała jedna wielka symetria GUT. Twór ten był jednak bardzo niestabilny i gwałtownie rozpadł się na czterowymiarowy oraz sześciowymiarowy. Ten sześciowymiarowy rozpadł się do wręcz niedostrzegalnych rozmiarów, zaś nasz czterowymiarowy zaczął się gwałtowanie rozszerzać, w mgnieniu oka niewielki fragment tego wszechświata rozszerzył się niewyobrażalnie i stał się naszym widzialnym wszechświatem. Wszystko to zadziało się w mikroskopijnym ułamku sekundy.