10 интересни факта за теорията за Големия взрив
Ако попитате учен как според него е започнала Вселената, в повечето случаи ще получите отговора: Големият взрив. Нашата Вселена, пълна със звезди, галактики и космически структури, разделени от гигантски пространства празно пространство, не винаги е била такава и не се е родила такава. Вселената е станала такава чрез разширяване и охлаждане от горещо, плътно, хомогенно състояние, в което не е имало галактики, звезди и дори атоми. Всичко, което съществува в сегашния си вид, не е съществувало преди 13,8 милиарда години, но ние научихме за него едва през последните 100 години. Изглежда отдавна, но много хора не знаят за теорията за Големия взрив за най-простите неща - и ние сме тук, за да коригираме това злощастно недоразумение.
Айнщайн първоначално напълно отрече възможността за тази теория
Общата теория на относителността на Айнщайн е революционна теория за гравитацията, предложена през 1915 г., за да замени теорията на Нютон. Тя предсказа орбиталното движение на Меркурий с точност, която теорията на Нютон не можеше, предсказа кривината на звездната светлина спрямо масата, което беше потвърдено през 1919 г., и предсказа съществуването на гравитационни вълни, което беше потвърдено преди няколко месеца. Тя също предсказа, че една вселена, пълна със статична или непроменлива материя, ще бъде нестабилна. Когато през 1927 г. белгийският духовник и учен Жорж Леметр предположи, че пространствено-времевата тъкан на Вселената може да бъде много голяма и разширяваща се, израствайки от по-малко, по-плътно, по-хомогенно състояние в миналото, Айнщайн му изпрати обратно писмо: „Вашите изчисления са правилни, но вашата физика е отвратителна!“
Откритието на Хъбъл за разширяващата се вселена направи тази идея сериозна
Въпреки че много учени вярваха в товаспиралните мъглявини в небето са били далечни галактики, много преди Айнщайн, работата на Едуин Хъбъл през 20-те години на миналия век показа, че това не само е вярно, но и че колкото по-далеч е една галактика, толкова по-бързо се отдалечава от нас. Този факт - законът на Хъбъл - описващ разширяването на Вселената, доведе до много проста интерпретация, в съответствие с идеята за Големия взрив: ако Вселената се разширява днес, тогава тя е била по-малка и по-плътна в миналото!
Тази идея се носи от 1922 г., но е оспорвана от десетилетия
Съветският физик Александър Фридман излезе с тази теория през 1922 г., но беше критикуван от Айнщайн. Работата на Льометр от 1927 г. също е отхвърлена от Айнщайн и дори след работата на Хъбъл през 1929 г. идеята, че Вселената е била по-малка, по-плътна и по-еднородна в миналото, не се приема на сериозно. Но Льометр добави към тази идея, че червеното отместване на галактиките може да се обясни точно с разширяването на пространството и че трябва да е имало първичен „момент на сътворението“, който е бил известен от десетилетия като „първичен атом“ или „космическо яйце“.
Теорията е приета през 1940 г. след поредица от успешни прогнози
Джордж Гамов, американски учен, очарован от идеите на Леметр, осъзнава, че ако Вселената се разширява, тогава дължината на вълната на светлината в нея се увеличава с времето, следователно Вселената се охлажда. Ако днес е студено, в миналото трябва да е било по-горещо. Екстраполирайки назад, той осъзна, че някога е имало период от време, когато е било твърде горещо за образуването на неутрални атоми. Следователно, докато Вселената се охлажда и разширява, тя трябва да е произвела леки елементи и неутрални атоми за първи път, които биха оставили отпечатък във формата на космическия фон.студено излъчване с температура няколко градуса над абсолютната нула.
Името "Големият взрив" е измислено от най-ревностния противник на теорията Фред Хойл
Теорията с редица други предсказания, теорията за стационарната вселена, всъщност беше водещата теория през 1940-те, 1950-те и 1960-те години, защото твърдеше, че повечето от атомите идват от звезди, а не от това горещо, плътно състояние, потвърдено от ядрената физика. Говорейки пред BBC, Хойл измисли „Големия взрив“ в радиоинтервю от 1949 г., като каза: „Една от идеите беше, че Вселената е започнала да живее преди известно време след една гигантска експлозия и сегашното разширяване е наследството на тази яростна експлозия. Тази идея за голям взрив ми изглеждаше незадоволителна дори преди внимателното й изследване да покаже, че води до сериозни трудности.
Сиянието след Големия взрив е открито през 1964 г. благодарение на... птичи тор
През 1964 г. учените Арно Пензиас и Боб Уилсън, работещи в Holmdel Horn Antenna в Bell Labs, откриха еднакъв радиосигнал, идващ от небето отвсякъде едновременно. Без да осъзнават, че това е последицата от Големия взрив, те решават, че антената е проблемът и се опитват да я калибрират, като премахнат този „шум“. Когато това не проработи, те отидоха до антената и откриха гнезда на гълъби, сгушени там. Почистиха антената, изгониха гълъбите, но сигналът остана. След осъзнаването, че това е предсказаният от Гамов фон, потвърждаващ модела на Големия взрив, дойде укрепването на тази научна теория като обясняваща началото на нашата Вселена. Така Пензиас и Уилсън стават единствените нобелови лауреати, които премахват птичи изпражнения в хода на своите "нобелови" изследвания.
Потвърждението за Големия взрив ни дава изчерпателна история на формирането на звезди, галактики и планети във Вселената
Ако Вселената е започнала от горещо, плътно, разширяващо се и хомогенно състояние, тогава е трябвало не само да се охлади и да формира атомни ядра и неутрални атоми, но също така да прекара известно време в издърпване на обекти заедно с гравитацията в структури. Първите звезди са се образували след 50-100 милиона години; първите галактики - след 150-200 милиона години; галактики като Млечния път може да отнеме милиарди години, а първите скалисти планети са се образували едва след като много поколения звезди са надживели своята полезност, изгорили са горивото си и са умрели в експлозии на свръхнова. Може да не е съвпадение, че наблюдаваме Вселената сега, 13,8 милиарда години след Големия взрив; може би сега е моментът животът да се появи.
Флуктуациите в космическия микровълнов фон предполагат, че Вселената е била почти идеално хомогенна в началото на Големия взрив
Средната температура на космическия микровълнов фон днес е само 2,725 K, но флуктуациите в нея, показани по-горе, достигат само 100 микрокелвина. Фактът, че последващото сияние на Големия взрив има леки грапавини от дадена величина, предполага, че Вселената е била практически хомогенна в онези ранни времена и от тези флуктуации са израснали всички структури - звезди, галактики и т.н. - които виждаме във Вселената днес.
Самият Големият взрив може да не означава самото начало
Бихме искали да екстраполираме това плътно, горещо, разширяващо се състояние до самото начало, до самата сингулярност, както направи Льометр преди 89 години. Но има редица наблюдения - включително същите тези колебания - които казватче преди всичко това е имало друго състояние, в което цялата енергия на Вселената е била присъща на самото пространство и това пространство се е разширявало експоненциално. Този период е известен като космическа инфлация и ние все още изучаваме неговите подробности. Науката се опитва да стигне до самото начало на времето, но засега не се вижда край на тези начала.
Начинът, по който е започнала Вселената, не ни казва как ще свърши
Големият взрив ни казва, че е имало надпревара между гравитацията, опитваща се да компресира разширяващата се вселена и първоначалното разширение. Но самият Големият взрив не ни казва каква ще бъде крайната съдба на Вселената - това, от което се състои тази Вселена, вече ще бъде отговорно за това. От съществуването на тъмна енергия, открита само преди 18 години, научихме, че не само разширяването печели, но и че най-отдалечените галактики ще се отдалечават от нас все по-бързо и по-бързо. Засега най-вероятната съдба на Вселената ще бъде нейната студена смърт.