13,8 miliarda lat temu Wszechświat był osobliwością - przestrzenią nieskończenie ściśniętą przez wysokie ciśnienie. Jednak w mniej niż ułamek miliardowej sekundy ta maleńka kropka rozszerzyła się do niesamowitych rozmiarów. Klasyczna historia naszego wszechświata ma początek, środek i koniec. Zatem zgodnie z ogólną teorią względności (GR) Alberta Einsteina ekspansja Wszechświata powinna z czasem ulegać spowolnieniu. Jednak rzeczywistość przedstawia zupełnie inny obraz: wszechświat nadal rozszerza się coraz szybciej. Naukowcy uważają, że przyczyną tej rozbieżności jest tajemnicza ciemna energia, ale możliwe jest, że nasze zrozumienie wszechświata i jego ewolucji wymaga rewizji.
Istnieje wiele założeń dotyczących tego, jak powstał nasz wszechświat i dlaczego istnieje.
Jak to się wszystko zaczęło i czy mogło być inaczej?
Wszechświat zaczął się rozszerzać natychmiast po Wielkim Wybuchu. Tempo ekspansji na wczesnym etapie jej ewolucji - proces ten nazywa się inflacją kosmologiczną - było znacznie szybsze niż po zakończeniu inflacji. Tak więc, Wszechświat stopniowo rozszerzał się i ochładzał, ale tylko z ułamkiem prędkości początkowej. Przez następne 380 000 lat wszechświat był tak gęsty, że przestrzeń była nieprzezroczystą, bardzo gorącą plazmą rozproszonych cząstek. Kiedy wszechświat ostygł wystarczająco, aby uformować się pierwsze atomy wodoru, stał się przezroczysty, aby mogło przez niego przejść. Następnie promieniowanie wybuchło we wszystkich kierunkach, a Wszechświat był na najlepszej drodze, aby stać się tym, czym go dziś widzimy - pustą przestrzenią, na przemian z skupiskami gazu i pyłu, gwiazdami, galaktykami, czarnymi dziurami i innymi formami materii i energii. Wreszcie,według niektórych modeli wszystkie skupiska materii rozprzestrzenią się tak daleko, że stopniowo znikną. Wszechświat stanie się zimną, jednorodną zupą pojedynczych fotonów. Ale co, jeśli Wielki Wybuch nie był początkiem tego wszystkiego?
Teoria Wielkiego Wybuchu jest tak powszechnie akceptowana, że czasami można zapomnieć, że jest to tylko teoria, która ma wady. Z tego powodu naukowcy oferują różnorodne opcje rozwoju wydarzeń. Na przykład zasugerowano, że Wielki Wybuch mógł być bardziej „Wielkim Odbiciem” - punktem zwrotnym w trwającym cyklu kurczenia się i rozszerzania wszechświata. Innym założeniem jest to, że Wielki Wybuch stał się punktem odbicia, kiedy lustrzane odbicie naszego Wszechświata rozszerza się poza „drugą stronę”, w której antymateria zastępuje materię, a sam czas płynie w przeciwnym kierunku. Zgodnie z trzecim założeniem Wielki Wybuch jest punktem przejściowym we wszechświecie, który istniał zawsze i będzie się rozszerzał w nieskończoność. Wszystkie te teorie są poza głównym nurtem kosmologii,ale wszyscy znaleźli poparcie wśród szanowanych naukowców. Rosnąca liczba nowych, konkurujących ze sobą teorii sugeruje, że może nadszedł czas, aby przemyśleć sam fakt, że Wielki Wybuch wyznacza początek czasu i przestrzeni.
Wszechświat, który obecnie widzimy, składa się z gromad gazu i pyłu, gwiazd, czarnych dziur i galaktyk.
Film promocyjny:
A jeśli Wielki Wybuch tak naprawdę się nie wydarzył?
W kręgach akademickich wielokrotnie powtarzano, że Wielki Wybuch … nie istnieje. Tak więc Eric Lerner, autor książki o tym samym tytule, którą napisał w 1992 roku, przedstawił wyniki badania, zgodnie z którym, według edycji Invers, istnieje rozbieżność między teorią Wielkiego Wybuchu a obserwowanymi danymi faktycznymi. „Dla rozwoju kosmologii konieczne jest porzucenie głównej hipotezy Wielkiego Wybuchu” - powiedział w oświadczeniu Lerner. „Prawdziwy kryzys w kosmologii polega na tym, że nigdy nie było Wielkiego Wybuchu”.
Mówimy o niespójności dowodów na obecność litu w kosmosie, o której astronomowie, zdaniem Lernera, są od dawna znani. Obecnie naukowcy uważają, że dokładne ilości helu, deuteru i litu zostały wyprodukowane w wyniku reakcji syntezy jądrowej w gęstej, bardzo gorącej chmurze pierwiastków chemicznych, która pojawiła się po Wielkim Wybuchu. Jednak Lerner, który spędził dziesięciolecia na szczegółowym obserwowaniu takich reakcji, twierdzi, że odkrycia jego i innych naukowców nie pokrywają się z długotrwałymi teoriami opartymi na obserwacjach starszych gwiazd. Odkrył, że mniej niż połowę helu i mniej niż jedną dziesiątą litu obserwuje się w starych gwiazdach, niż przewidywała teoria nukleosyntezy Wielkiego Wybuchu, zgodnie z którą hel to jedna czwarta masy wszechświata. Lerner jest przekonany, że ani lit, ani hel nie powstały przed pojawieniem się pierwszych gwiazd w naszej galaktyce.
Czy nasz Wszechświat mógł powstać z niczego?
Jednak nie wszyscy naukowcy zgadzają się z teorią Lernera. Według Vae Perumyana, profesora astronomii na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, Lerner rzadko cytuje artykuły recenzowane, a wiele z jego argumentów nie ma uzasadnienia. Na przykład Perumian uważa, że mikrofalowe kosmiczne promieniowanie tła (lub promieniowanie reliktowe), które wskazuje na promieniowanie emanujące z Wielkiego Wybuchu, jest filarem teorii kosmologicznej, której Lerner nie może kwestionować. Co więcej, gdyby istniały tak poważne błędy w teorii Wielkiego Wybuchu, Lerner nie byłby jedynym krytykiem tej teorii.
Ale Lerner nie jest sam. Kosmolog, laureat Nagrody Nobla, James Peebles, uważa, że należy przestać nazywać najwcześniejsze chwile naszego wszechświata „Wielkim Wybuchem”. Według Agence France Presse, Peebles uważa, że nie ma dobrego sposobu na sprawdzenie, czy wydarzenie takie jak Wielki Wybuch naprawdę miało miejsce - kosmolodzy mają dowody na gwałtowną ekspansję zewnętrzną, ale nic nie jest bardziej dyskretne niż pojedynczy punkt, który eksplodował, aby stworzyć wszystko w Wszechświat. Peebles nie ma alternatywy dla teorii Wielkiego Wybuchu, ale jest przekonany, że bez wystarczających danych naukowcy nie powinni zakładać, że ta wygodna hipoteza jest poprawna. Jednocześnie naukowiec przyznaje, że przy braku lepszego sposobu na opisanie początku wszechświata, Wielki Wybuch działa świetnie. W swoich obliczeniach Peebles również trzyma się ogólnie przyjętej teorii, chociaż naprawdę mu się to nie podoba.
The Big Bounce: czy Wszechświat może rozszerzać się w nieskończoność?
Najpopularniejsza hipoteza Wielkiego Odbicia w środowisku akademickim jest zakorzeniona w niezadowoleniu z idei kosmologicznej inflacji. Kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła jest podstawowym czynnikiem w każdym modelu Wszechświata od czasu jego pierwszego odkrycia w 1965 roku. Co więcej, CMB jest głównym źródłem informacji o tym, jak wyglądał wczesny Wszechświat, a jednocześnie stanowi dla fizyków zagadkę. Faktem jest, że promieniowanie reliktowe wygląda tak samo nawet w regionach, które, jak się wydaje, nigdy nie mogły ze sobą oddziaływać w całej historii Wszechświata.
Blizny pozostawione przez Wielki Wybuch w słabym promieniowaniu reliktowym, które przenika cały kosmos, dostarczają wskazówek na temat tego, jak wyglądał wczesny Wszechświat.
Zgodnie z hipotezą Big Bounce, wszechświat będzie się rozszerzał, aż rozpadnie się do jednego nieskończenie małego punktu - cykl, który trwa wiecznie. W 2007 roku Martin Bojald, fizyk z University of Pennsylvania, na podstawie modelu Einsteina przedstawił teorię kwantowej grawitacji pętli - dziedziny fizyki kwantowej opisującej niezwykle wysokie energie, które dominowały we wczesnym wszechświecie. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że wszechświat nie powstał z niczego. i nie będzie się rozwijać w nieskończoność. Jednak badania Bozhawalda pokazują, że hipotetyczny poprzedni wszechświat nie był dokładnie taki sam jak nasz. Podsumowując, hipoteza Wielkiego Odrodzenia jest zgodna z obrazem Wielkiego Wybuchu przedstawiającym gorący, gęsty wszechświat, który powstał 13,8 miliarda lat temu i zaczął się rozszerzać i ochładzać. Ale zamiastaby stać się początkiem czasu i przestrzeni, wielki wybuch był momentem przejścia Wszechświata z wcześniejszej fazy istnienia, podczas której przestrzeń się kurczyła.
Jednak krytycy uważają, że istnieje niewiele dowodów na poparcie tej teorii. Na przykład Peter Voight, matematyk z Columbia University, napisał na swoim blogu Not Even Wrong: „Aby można było uznać je za uzasadnioną teorię, takie twierdzenia muszą być poparte dowodami”.
Poszukiwanie odpowiedzi: wszystkie ścieżki prowadzą do ciemnej energii
Wychodząc z faktu, że ogólnie przyjętą teorią pojawienia się i ewolucji Wszechświata jest teoria Wielkiego Wybuchu, naukowcy próbują znaleźć odpowiedź na pytanie, dlaczego Wszechświat rozszerza się z przyspieszeniem.
Ciemna materia i ciemna energia są prawdopodobnie kluczami do zrozumienia naszego wszechświata.
Analizując ruch gwiazd i galaktyk, naukowcy doszli do wniosku, że istnieją niewidzialne cząstki, które nazwali ciemną materią. A stałe przyspieszenie rozszerzania się Wszechświata (stała Hubble'a) sugerowało, że było to spowodowane pewnym zjawiskiem, które badacze nazwali ciemną energią. Ciemna energia i ciemna materia to główne tajemnice naukowe naszych czasów, dlatego naukowcy z międzynarodowej grupy zajmującej się badaniem ciemnej energii (DES) szukają odpowiedzi. DES powstał w 2004 roku i obecnie skupia 400 naukowców z 26 różnych instytucji naukowych z siedmiu krajów uczestniczących w projekcie. Naukowcy poszukują ciemnej energii za pomocą najbardziej czułego astronomicznego aparatu cyfrowego o rozdzielczości 570 megapikseli. Kamera jest zamontowana na teleskopie Viktor Blanco w obserwatorium Cerro Toledo w chilijskich Andach. To rodzaj skalpela wyposażonego w pięć soczewek.
Naukowcy uważają, że odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące powstania wszechświata oraz tego, czym jest ciemna materia i ciemna energia, powinny zostać przedstawione opinii publicznej za około pięć lat. DES ma na celu przeanalizowanie 100 000 galaktyk oddalonych do 8 miliardów lat świetlnych. Ponieważ ciemnej energii nie można zobaczyć, naukowcy mierzą stałą Hubble'a, aby dokładnie określić, czy ciemna energia istnieje iz czego jest zrobiona. Tak czy inaczej, musimy tylko poczekać na wyniki pracy międzynarodowego zespołu naukowców i przyjąć założenia dotyczące tego, czym jest nasz Wszechświat.
Lyubov Sokovikova