Teória Veľkého tresku predstavuje najlepší pokus kozmológov o rekonštrukciu 14 miliárd ročného príbehu vesmíru založeného na kúsku existencie, ktorý je dnes viditeľný.
Rôzni ľudia používajú výraz „veľký tresk“ rôznymi spôsobmi. Všeobecne ilustruje oblúk pozorovateľného vesmíru, keď sa zoslabol a ochladil z pôvodne hustého horúceho stavu. Tento opis sa zredukuje na myšlienku, že vesmír sa rozširuje, čo je všeobecný princíp analogický prežitiu najschopnejších v biológii, ktorý by len málokto považoval za diskutabilný.
Presnejšie povedané, Veľký tresk sa môže vzťahovať aj na narodenie samotného pozorovateľného vesmíru - v okamihu, keď sa niečo zmenilo a naštartovalo udalosti, ktoré viedli k dnešku. Kozmológovia sa už desaťročia hádajú o detailoch tohto zlomku sekundy a diskusia pokračuje dodnes.
Klasická teória Veľkého tresku
Pozorovatelia oblohy väčšinu ľudskej histórie predpokladali, že je večná a nemenná. Edwin Hubble sa zaoberal týmto príbehom experimentálnym úderom v 20. rokoch 20. storočia, keď jeho pozorovania ukázali, že existujú galaxie mimo Mliečnej dráhy a že ich svetlo sa javí ako roztiahnuté - znamenie, že prúdili zo Zeme.
George Lemaître, súčasný belgický fyzik, interpretoval údaje z Hubbleovho a ďalších ako dôkaz o rozširujúcom sa vesmíre, čo umožňujú nedávno publikované Einsteinove rovnice všeobecnej relativity. Keď sa Lemaître zamyslel dozadu, usúdil, že dnešné oddeľujúce sa galaxie museli začať spolu v tom, čo nazval „pravekým atómom“.
Prvé verejné použitie moderného pojmu pre Lemaîtrovu myšlienku v skutočnosti prišlo od kritika - anglického astronóma Freda Hoyla. 28. marca 1949 Hoyle vytvoril frázu pri obhajobe svojej preferovanej teórie večného vesmíru, ktorá vytvorila hmotu, aby zrušila oslabenie expanzie. Hoyle povedal, že predstava, že „všetka hmota vesmíru bola vytvorená v jednom veľkom tresku v konkrétnom čase v odľahlej minulosti“, bola iracionálna. V neskorších rozhovoroch Hoyle poprel úmyselné vymýšľanie ohováračného mena, ale moniker uviazol, veľa k frustrácii niektorých.
„Veľký tresk je naozaj zlý termín,“ povedal Paul Steinhardt, kozmológ v Princetone. "Veľký úsek by zachytil ten správny nápad." Podľa Steinhardta mentálny obraz výbuchu spôsobuje zmätok. Znamená to centrálny bod, rozširujúcu sa hranicu a scénu, v ktorej ľahký šrapnel letí rýchlejšie ako ťažšie kusy. Ale rozširujúci sa vesmír nič také nevyzerá, povedal. Neexistuje žiadne centrum, žiadna hrana a veľké a malé galaxie sa všetky kĺzajú rovnakým smerom (hoci vzdialenejšie galaxie sa pohybujú rýchlejšie pod kozmologicky nedávnym vplyvom temnej energie).
Bez ohľadu na svoj názov teória Veľkého tresku našla širokú akceptáciu pre svoju jedinečnú schopnosť vysvetliť, čo vidíme. Rovnováha svetla s časticami, ako sú protóny a neutróny, napríklad počas prvých 3 minút, umožňuje nechať sa vytvárať skoré prvky rýchlosťou, ktorá predpovedá súčasné množstvo hélia a ďalších ľahkých atómov.
„V čase, keď bolo možné vytvoriť jadro, bolo malé okno,“ povedal Glennys Farrar, kozmológ z New York University. „Potom sa vesmír rozširoval a oni sa nemohli navzájom nájsť a predtým, ako bolo príliš horúco.“
Zakalená plazma vyplnila vesmír na ďalších 378 000 rokov, kým sa ďalšie ochladenie nechalo elektrónmi a protónmi vytvoriť neutrálne atómy vodíka a hmla sa vyčistila. Svetlo vyžarované počas tohto procesu, ktoré sa medzitým rozšírilo do mikrovĺn, je najskorším známym objektom, ktorý môžu vedci priamo študovať. Mnoho vedcov, známych ako žiarenie kozmického mikrovlnného pozadia (CMB), ho považuje za najsilnejší dôkaz veľkého tresku.
Výbušná aktualizácia
Ale ako kozmológovia tlačili ďalej späť do prvých momentov vesmíru, príbeh sa rozpadol. Rovnice všeobecnej relativity naznačujú počiatočnú škvrnu neobmedzeného tepla a hustoty - jedinečnosti. Okrem toho, že to nedávalo veľa fyzického zmyslu, nezvyčajný pôvod nezodpovedal hladkej plochej CMB. Kolísanie impozantnej teploty a hustoty škvrny by viedlo k vzniku oblakov oblohy s rôznymi vlastnosťami, ale teplota CMB sa menila iba o zlomok stupňa. Zakrivenie časopriestoru tiež vyzerá celkom ploché, čo naznačuje spočiatku takmer dokonalú rovnováhu hmoty a zakrivenia, ktorú väčšina kozmológov považuje za nepravdepodobnú.
Alan Guth v 80. rokoch navrhol nový obraz prvej zlomky sekundy, čo naznačuje, že vesmír strávil svoje najskoršie chvíle rastú exponenciálne rýchlejšie ako dnes. V určitom okamihu sa tento proces zastavil a brzdením sa vytvorila hustá a horúca (ale nie nekonečne) neporiadok častíc, ktorý nahrádza jedinečnosť. „Podľa môjho názoru to považujem za Veľkého tresku, keď sa vesmír zahrial,“ povedal Farrar.
Teória inflácie, ako sa volá, má teraz nepreberné množstvo konkurenčných modelov. Aj keď nikto veľa nevedel o tom, čo spôsobilo, že vesmír sa tak rýchlo rozširoval, teória sa stala populárnou pre svoju schopnosť vysvetliť zdanlivo nepravdepodobný bezvýrazný CMB: Inflácia zachovala malé fluktuácie (ktoré sa vyvinuli do dnešných klastrov galaxií), zatiaľ čo tie hlavné vyrovnávala. „Je to veľmi milý príbeh,“ povedal Steinhardt, ktorý pomohol rozvíjať túto teóriu. "Toto je to, čo hovoríme našim deťom."
Za infláciu
Nedávny výskum priniesol do kozmického rozprávania teórie inflácie dve vrásky. Práca Steinhardta a ďalších naznačuje, že inflácia by sa v niektorých regiónoch (napríklad v našom pozorovateľnom vesmíre) zastavila, ale v iných by pokračovala, čím by sa vytvorilo množstvo samostatných území s „každým možným súborom kozmologických vlastností“, ako uvádza Steinhardt. Mnoho fyzikov považuje tento „viacstranný“ obraz za nechutný, pretože vytvára nekonečné množstvo nepredvídateľných predpovedí.
Čo sa týka experimentu, kozmológovia očakávajú, že inflácia by mala v CMB vytvárať gravitačné vlny preklenujúce galaxie, rovnako ako mierne zmeny teploty a hustoty. Súčasné experimenty by mali byť dostatočne citlivé, aby ich našli, ale prvotné časopriestorové vlnky sa neobjavili (napriek jednému falošnému poplachu v roku 2014).
Mnoho výskumníkov čaká na presnejšie merania CMB, ktoré by mohli zabiť alebo potvrdiť mnohé stále platné modely inflácie. Iní fyzici však nevidia plynulosť vesmíru vôbec ako problém - začala jednotná a nepotrebuje žiadne vysvetlenie.
Zatiaľ čo experimentanti usilujú o novú úroveň presnosti, niektorí teoretici sa odvrátili od inflácie a hľadali iné spôsoby, ako rozdrviť vesmír. Napríklad Steinhardt pracuje na modeli „veľkého odrazu“, ktorý posunie štartovacie hodiny ešte ďalej, na skoršie obdobie sťahovania, ktoré vyhladilo časopriestor a pripravilo pôdu pre explozívne rozšírenie. Dúfa, že už príliš dlho nové kozmológovia okrem problémov, ako je nedostatok prvotných gravitačných vĺn, pripravia kozmológov o nový príbeh stvorenia. "Sú nejaké ďalšie pozorovateľné rysy, ktoré treba hľadať?" Steinhardt povedal: „Opýtajte sa ma znova o pár rokov a dúfam, že na ňu odpoviem.“
dodatočný zdroje:
