Teoria Wielkiego wybuchu. No właśnie. Jak to niby miało się wszystko zacząć?
Minęło już ponad 80 lat od czasu, gdy amerykański astronom Edwin Hubble opracował koncepcję Wielkiego Wybuchu, ale im więcej wiemy o wszechświecie, tym mniej go rozumiemy. Teoria Wielkiego Wybuchu, do niedawna uważana niemal za doskonałą, nadaje się przynajmniej do generalnego remontu. Nie tłumaczy ani początku wszechświata, ani jego końca.
Zgodnie z tą teorią Wszechświat miał swój początek w nieskończenie małym, gęstym i gorącym punkcie. Od tej "chwili zero", która wydarzyła się 13,7 mld lat temu (a jak wskazują najnowsze pomiary, nawet 15,8 mld lat temu), przestrzeń miała pęcznieć, niosąc z sobą materię. Tylko czym był ów początkowy punkt? Skąd się wziął i dlaczego wybuchł? Na te właśnie pytania teoria Wielkiego Wybuchu nie odpowiada.
Według tej całej teori przed Wielkim Wybuchem nie było przestrzeni ani czasu. Czyli pytania typu: Dlaczego wszechświat narodził się w tej chwili, a nie kilka minut wcześnie? Lub: Gdzie znajdował się ów początkowy punkt, nie mają najmniejszego sensu. Był nieskończenie mały, ale jednocześnie zajmował całą przestrzeń. W 1929 r. Edwin Hubble ogłosił, że galaktyki cały czas się od siebie oddalają, pod wpływem impetu Wielkiego Wybuchu. Wygląda to mniej więcej tak:
Powiedzmy, że mamy zwykły balon (nie nadmuchany jeszcze), zaznaczmy na nim jakimś długopisem kilka kropek (niech to będą galaktyki) i zacznijmy go nadmuchiwać. Co się stanie? Namalowane wcześniej kropki oddalają się.
W 1959 r. ukraiński fizyk George Gamow przewidział, że skutkiem eksplozji musi być istnienie swoistego echa, świadczącego o tym, że w okresie niemowlęcym wszechświat, był gęstą i gorącą zupą materii. Jest to tzw. promieniowanie reliktowe, które zarejestrowano w 1964 r.
Nie będę się tutaj rozpisywał na temat teorii inflacji. Powiem tylko, że zakłada ona, że zaraz po okresie stworzenia nastąpił krótki, ale intensywny proces pęcznienia przestrzeni. Teoria inflacji miałą też wyjaśniać, jaki jest kształt wszechświata, ale to już inna bajka.
Do czego zmierzam?
A do tego, że teoria inflacji jest jedynie "przebudówką" do klasycznej teorii Wielkiego wybuchu i zręcznym obejściem problemów. Nie wyjaśnia mechanizmów leżących u podstaw pierwszych chwil po narodzinach wszechświata, a jedynie próbuje uzasadnić to, co obserwujemy. Kilka lat temu zauważono, że galaktyki nie tylko oddalają się od siebie, ale prędkość ich ucieczki stale rośnie. Takiego scenariusza nie przewiduje teoria Wielkiego Wybuchu, która zakłada, że galaktyki powinny się coraz wolniej oddalać, aż wkońcu zaczną się do siebie zbliżać i cały wszechświat zacznie się znowu kurczyć do jednego punktu jakim był na początku.
Tym razem uczeni wymyślili tzw. Ciemną energię - siłę, która w przeciwieństwie do grawitacji działa odpychająco. W ten sposób wyjaśniono, co obserwujemy, ale nie wiemy dlaczego tak się dzieje.
Gdyby wszechświat faktycznie składał by się tylko z obiektów, które widać, już dawno rozsypałby się jak perły z zerwanego naszyjnika. Potrzeba więcej materii, bo tylko ona może pomóc sile grawitacji utrzymać wszystko w ryzach.
Ciemnej Materii jest mniej więcej 5 razy więcej niż materii widzialnej.
Wszechświat w 74% jest zbudowany z ciemnej energii, a 22% to ciemna materia. Na zwykłą (tzw barionową) materię pozostaje jedynie 4%! W dodatku z jej istnieniem wiążą się wątpliwości. Teoria Wielkiego Wybuchu mówi, że na początku wszechświata materii i antymaterii było tyle samo. Teraz pozostała tylko materia. Dotychczas błędnie szacowano także wiek wszechświata. Według najnowszych badań Carnegie Institution ma on 15,8 mld lat. Jest o 2 mld lat starszy niż sądzono.
Na koniec dodam jeszcze, krótką historię teorii Wielkiego Wybuchu:
1917 - Albert Einstein wprowadza stałą kosmologiczną. Dodatkowy człon w równaniach ogólnej teorii względności miał równoważyć dynamiczny wszechświat, który wyłaniał się z równań Einsteina. Według ówczesnej wiedzy, przestrzeń miała być bowiem statyczna.
1923 - Edwin Hubble odkrył, że Droga Mleczna to zaledwie mały wycinek wszechświata.
1929 - Hubble zaobserwował, że galaktyki oddalają się od Ziemi tym szybciej, im dalej się znajdują.
1948 - George Gamow przewidział istnienie mikrofalowego promieniowania tła.
1964 - Zarejestrowanie mikrofalowego promieniowania tła i upadek konkurencyjnej do Wielkiego Wybuchu koncepcji wszechświata stacjonarnego.
1981 - Alan Guth przedstawił teorię inflacji kosmologicznej. Niedługo po Wielkim Wybuchu miała nastąpić epoka pęcznienia przestrzeni szybszego niż prędkość światła.
1989 - Wystrzelenie na orbitę okołoziemską pierwszego satelity zbudowanego wyłącznie do badań kosmologicznych. Zadaniem COBE (Cosmic Background Explorer) było wykonanie pomiarów kosmicznego promieniowania tła.
1990 - Na orbitę okołoziemską zostaje wystrzelony teleskop Hubble'a, jedno z najważniejszych narzędzi do badania losów wszechświata.
1998 - Obserwacje wykonane w ramach Supernova Cosmology Project wykazały, że wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Konieczne okazało się wprowadzenie pojęcia ciemnej energii. Powraca stała kosmologiczna.
2003 - Prezentacja obrazu mikrofalowego promieniowania tła całego wszechświata wykonanego przez satelitę WMAP.
2006 - Prezentacja dokładnych danych dotyczących temperatury i polaryzacji mikrofalowego promieniowania tła. Potwierdzenie tzw. modelu lambda-CDM istnienia ciemnej materii.
Wątpliwości dotyczących teorii Wielkiego Wybuchu najprawdopodobniej pojawi się więcej. Próby teoretycznego opisu rzeczywistości ewoluują, szczególnie gdy pojawiają się nowe odkrycia. Dach modelu Wielkiego Wybchu jest osadzony na solidnych filarach, ale ściany są podzurawione naszą niewiedzą jak sito.
Na podstawie artykułu z tygodnika Wprost
Pozdrawiam!
Atriades