Praeksplodo

eta|300px|Evoluetapoj de la universo
La **praeksplodo** estas laŭ la norma modelo de kosmologio la komenco de la universo. Kadre de la praeksplodoteorio oni priskribas la fruan universon, do la evoluon de la universo post la praeksplodo.

En la malfrua 20-a jarcento, plej multaj sciencistoj opiniis, ke la universo estiĝis rezulte de evento nomata *praeksplodo* (aŭ *granda eksplodo*, angle: *Big Bang*). La teorion proponis en 1927 la belga fizikisto Georges Lemaître. La tempo de la evento estas proksimume antaŭ 10 ĝis 20 miliardoj da jaroj. En 1929 la usona astronomo Edwin Hubble unue pruvis la ekspansion de la universo. Ĝuste tiu malkovro fariĝis bazo por la teorio de la *praeksplodo*.

## Teorio 
Laŭ tiu teorio, la universo komenciĝis ekde punkto kiu havis malfinian denson kaj energion. Tuj post la praeksplodo, post la distingiĝo de materio kaj energio, la universo komencis ekspansii lumrapide. De tiam, la universo daŭre ekspansias kaj malvarmiĝas. Estas debatoj pri tio, ĉu tiu ekspansio daŭros senĉese aŭ ĉu la universo iam kolapsos en "singularaĵon". Sciencistoj bezonas scii, interalie, la veran denson de la universo. Se tiu denso estas pli granda ol iu krita valoro, la ekspansio de la universo povos ĉesi kaj komenciĝos inversa procezo, kiu estas nomata *finimplodo*; tio estas, la universo finfine detruiĝus per tiel katastrofa evento kiel la praeksplodo, kiu ĝin kreis. Tiuokaze, kredeble, iam okazos ankaŭ alia eksplodo kaj tio daŭros periode, senĉese.

En 1992 astronomoj analizis datenojn registritajn de la kosma fon-esplora satelito pri temperaturaj variadoj en la kosma mikroonda radiado, kio estas "eĥo" de la energio elveninta de la praeksplodo. Astronomoj kredas, ke la variadoj estas indikoj de gravitaj ondoj, kreitaj de la materio-distribuiĝo en la praa universo.

Forta advokato de la teorio estis la ukraindevena usona sciencisto George Gamov.

## Trajtoj de la modeloj 
### Supozoj 
Kosmologiaj modeloj de la Praeksplodo dependas de tri ĉefaj supozoj: la universaleco de fizikaj leĝoj, la kosmologia principo, kaj la fakto ke la materio-enhavo povas esti modelita kiel perfekta fluido. La universaleco de fizikaj leĝoj estas unu el la subestaj principoj de la teorio de la relativeco. La kosmologia principo deklaras, ke grandskale la universo estas homogena kaj izotropa — aspektante sama en ĉiuj direktoj sendepende de loko. Perfekta fluido ne havas viskozecon; la premo de perfekta fluido estas proporcia al ĝia denseco.

Tiuj ĉi ideoj estis komence prenitaj kiel postulatoj, sed poste oni klopodis testi ĉiun el ili. Ekzemple, la unua supozo estis testita per observoj montrantaj, ke la plej granda ebla devio de la fajnstruktura konstanto dum granda parto de la aĝo de la universo estas de ordo 10−5.
 La ​​ŝlosila fizika leĝo malantaŭ tiuj ĉi modeloj, nome ĝenerala relativeco, suferis rigorajn testojn je la skalo de la Sunsistemo kaj duopaj steloj.
 La kosmologia principo estis konfirmita ĝis nivelo de 10−5 pere de observoj de la temperaturo de la CMB. Je la skalo de la CMB-horizonto, la universo estis mezurita kiel homogena kun supra limo je la ordo de 10% enhomogeneco, ekde 1995.

### Antaŭdiro pri ekspansio 
La kosmologia principo draste simpligas la ekvaciojn de ĝenerala relativeco, donante la metrikon de Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker por priskribi la geometrion de la universo kaj, kun la supozo de perfekta fluido, la ekvaciojn de Friedmann donante la tempan dependecon de tiu geometrio. La sola parametro je ĉi tiu nivelo de priskribo estas la mas-energia denseco: la geometrio de la universo kaj ĝia ekspansio estas rekta konsekvenco de ĝia denseco.

### Horizontoj
Grava trajto de la Praeksploda spactempo estas la ĉeesto de partiklaj horizontoj. Ĉar la universo havas finian aĝon, kaj lumo vojaĝas kun finia rapideco, povas esti eventoj en la pasinteco, kies lumo ankoraŭ ne havis tempon por atingi la Teron. Tio metas limon aŭ *pasintan horizonton* al la plej malproksimaj objektoj, kiujn oni povas observi. Male, ĉar la spaco vastiĝas, kaj pli malproksimaj objektoj retiriĝas ĉiam pli rapide, lumo elsendita de ni hodiaŭ eble neniam "atingos" tre malproksimajn objektojn. Tio difinas *estontan horizonton*, kiu limigas la eventojn en la estonteco, kiujn ni povos influi. La ĉeesto de ambaŭ tipoj de horizonto dependas de la detaloj de la metriko de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), kiu priskribas la vastiĝon de la universo.

### Temperaturo
Kelkaj procezoj en la frua universo okazis tro malrapide, kompare kun la ekspansia rapideco de la universo, por atingi proksimuman termodinamikan ekvilibron. Aliaj estis sufiĉe rapidaj por atingi termikon. La parametro kutime uzata por ekscii ĉu procezo en la tre frua universo atingis termikan ekvilibron estas la proporcio inter la rapido de la procezo (kutime la rapido de kolizioj inter partikloj) kaj la parametro de Hubble. Ju pli granda la proporcio, des pli da tempo la partikloj devis termiki antaŭ ol ili estis tro malproksime unu de la alia.

## Tempolinio 
Laŭ la modeloj de la Praeksplodo, la universo dekomence estis tre varma kaj tre kompakta, kaj de tiam ĝi disetendiĝas kaj malvarmiĝas.

### Singulareco 
Ekzistantaj fizikaj teorioj ne povas informi pri la momento de la Praeksplodo. Ekstrapolo de la ekspansio de la universo malantaŭen en la tempo uzante nur ĝeneralan relativecon donas gravitan singularecon kun senfinaj denseco kaj temperaturo je finia tempo en la pasinteco, sed la signifo de ĉi tiu ekstrapolo en la kunteksto de la Praeksplodo estas neklara. Krome, oni esperas, ke klasikaj gravitaj teorioj estas neadekvataj por priskribi fizikon sub ĉi tiuj kondiĉoj. Oni atendas, ke la efikoj de kvantuma gravito estas dominaj dum la Planck-epoko, kiam la temperaturo de la universo estis proksima al la Planck-skalo (ĉirkaŭ 1032 K aŭ 1028 eV).

Eĉ laŭ la Planck-skalo, nemalkovrita fiziko povus multe influi la historion de ekspansio de la universo. La Norma Modelo de partikla fiziko estas testita nur ĝis temperaturoj de ordo 1017K(10 TeV) en partiklaj koliziigiloj, kiel ekzemple la Granda Koliziigilo de Hadronoj. Krome, novaj fizikaj fenomenoj malkuplitaj de la Norma Modelo povus esti gravaj antaŭ la tempo de neŭtrina malkuplado, kiam la temperaturo de la universo estis nur ĉirkaŭ 1010K (1 MeV).

### Inflacio kaj bariogenezo 
La plej fruaj fazoj de la Praeksplodo estas celo de multe da konjekto, pro la manko de haveblaj datumoj. En la plej oftaj modeloj, la universo estis plenigita homogene kaj izotrope kun tre alta energidenseco kaj grandegaj temperaturoj kaj premoj, kaj tre rapide ekspansiiĝis kaj malvarmiĝis. La periodo ĝis 10−43 sekundoj post la komenco de la ekspansio, nome la Planck-epoko, estis fazo en kiu la kvar fundamentaj fortoj — nome la elektromagneta forto, la forta nuklea forto, la malforta nuklea forto kaj la gravita forto — estis unuigitaj kiel unu. En ĉi tiu stadio, la karakteriza skallongo de la universo estis la Planck-longo, 1.6×10−35 m, kaj sekve havis temperaturon de proksimume 10⁴² celsiusgradoj. Eĉ la koncepto mem de partiklo rompiĝas en ĉi tiuj kondiĉoj. Ĝusta kompreno de tiu periodo atendas la disvolviĝon de teorio pri kvantuma gravito.
 La Planck-epokon sekvis la granda unuiga epoko komenciĝanta je 10−43 sekundoj, kie gravitado apartiĝis de la aliaj fortoj dum la temperaturo de la universo falis.

Inflacio ĉesis loke je ĉirkaŭ 10−33 ĝis 10−32 sekundoj, kaj la volumeno de la observebla universo pliiĝis je faktoro de almenaŭ 1078. Revarmiĝo sekvis dum la inflatona kampo malkreskis, ĝis la universo atingis la temperaturojn necesajn por la produktado de kvarko-gluona plasmo same kiel ĉiuj aliaj elementaj partikloj. La temperaturoj estis tiel altaj, ke la hazardaj movoj de partikloj estis je relativismaj rapidoj, kaj partikl-antipartiklaj paroj de ĉiuj specoj estis kontinue kreitaj kaj detruitaj en kolizioj. Je iu punkto, nekonata reakcio nomata *bariogenezo* malobservis la konservadon de bariona nombro, kondukante al tre malgranda troo de kvarkoj kaj leptonoj super antikvarkoj kaj antileptonoj - de la ordo de unu parto en 30 milionoj. Tio rezultigis la superregon de materio super antimaterio en la nuna universo.

### Malvarmigo 
 ĉielo montras la distribuon de galaksioj preter la Lakta Vojo. Galaksioj estas kolor-kodigitaj per ruĝenŝoviĝo.|alt=A map of the universe, with specks and strands of light of different colors.]]
La universo daŭre malpliiĝis laŭ denseco kaj malaltiĝis laŭ temperaturo, tial la tipa energio de ĉiu partiklo malpliiĝis. Simetrio-rompantaj faztransiroj metis la fundamentajn fortojn de fiziko kaj la parametrojn de elementaj partikloj en ilian nunan formon, kun la elektromagneta forto kaj malforta nuklea forto apartiĝantaj je ĉirkaŭ 10−12 sekundoj.

Post ĉirkaŭ 10−11 sekundoj, la bildo fariĝas malpli konjekta, ĉar partiklaj energioj falas al valoroj atingeblaj en partiklaj akceliloj. Je ĉirkaŭ 10−6 sekundoj, kvarkoj kaj gluonoj kombiniĝis por formi barionojn kiel protonojn kaj neŭtronojn. La malgranda troo de kvarkoj super antikvarkoj kondukis al malgranda troo de barionoj super antibarionoj. La temperaturo jam ne estis sufiĉe alta por krei novajn proton-antiprotonajn aŭ neŭtron-antineŭtronajn parojn. Tuj sekvis amasa neniigo, lasante nur unu el 108 el la originalaj materiopartikloj kaj neniun el iliaj antipartikloj. Simila procezo okazis je ĉirkaŭ 1 sekundo por elektronoj kaj pozitronoj. Post ĉi tiuj neniigoj, la ceteraj protonoj, neŭtronoj kaj elektronoj jam ne moviĝis relativisme kaj la energidenseco de la universo estis dominita de fotonoj (kun malgranda kontribuo de neŭtrinoj).

Kelkajn minutojn post la komenco de la ekspansio, kiam la temperaturo estis ĉirkaŭ miliardo da kelvinoj kaj la denseco de materio en la universo estis komparebla al la nuna denseco de la tera atmosfero, neŭtronoj kombiniĝis kun protonoj por formi la deŭteriajn kaj heliumajn nukleojn de la universo en procezo nomata *Praeksplodo-nukleosintezo* (BBN). La plej multaj protonoj restis nekombinitaj kiel hidrogenaj nukleoj.

## Kritiko 
Iuj kritikantoj de la praeksploda teorio kredas, ke la tre granda kvanto da materio nuntempe ekzistanta en la tuta universo ne povus esti formiĝinta dum nur 10 aŭ 20 miliardoj da jaroj. La brita astronomo Fred Hoyle kreis la teorion de stabila stato, laŭ kiu la universo ne havis komencon, nek havos finon - ĝi estas senkomenca kaj senŝanĝa.

Tamen, pliaj datenoj trovitaj dum la 20-a jarcento, ĉefe la hazarda malkovro de la kosma fon-radiado fare de Arno Penzias kaj Robert Wilson, subtenis la praeksplodan teorion, kaj ĝi fariĝis la plej ĝenerale akceptita teorio por klarigi kiel la universo formiĝis.

## Esplorhistorio 
* 1912: La usona astronomo Vesto Slipher rimarkis ruĝenŝoviĝon de la spektroj de iuj nebulozoj. Similajn observojn faris poste Carl Wilhelm Wirtz.
* 1915: Albert Einstein publikigis la ĝeneralan teorion pri relativeco kaj tiel fondis la teorian bazon por ekspansianta kosmo. Li tamen unue konvinkiĝis pri stabilstata universo kaj tial aldonis al siaj ekvacioj pri tiu teorio kosmologian konstanton, kiu ebligis tiun solvon. Poste li ŝajne nomis tiun adapton *la plej granda stultaĵo de mia vivo*.
* 1922: Aleksandr Fridman kalkulis la solvojn de la einstein-aj ekvacioj sen kosmologia konstanto kaj malkovris, ke ili priskribis kosmon, kiu aŭ ekde elirpunkto senfine ekspansias, aŭ malvastiĝas al finpunkto, aŭ havas kaj komencan kaj finan punktojn.
* 1923: Edwin Hubble pruvis, ke la Andromeda galaksio troviĝas for ekster la Lakta Vojo.
* 1927-1933: La katolika pastro, matematikisto kaj astronomo Georges Lemaître evoluigis unuan formon de praeksploda teorio, kie la universo evoluis el ununura ero, kiun li nomis la praatomo.
* 1929: Edwin Hubble malkovris, ke la ruĝenŝoviĝo de galaksioj kreskas proporcie al ties distanco: la poste laŭ li nomata leĝo de Hubble. Li klarigis tion per la efiko de Doppler kiel sekvo de la ekspansio de la universo.
* 1948: George Gamow, Ralph Alpher kaj Robert Herman evoluigis teorion pri estiĝo de la kosmo el varmega komenca stato. Fred Hoyle, Thomas Gold kaj Hermann Bondi evoluigis kiel alternativon la teorion de *Steady-State*, tio estas de stabilstata universo, kies ekspansion akompanas ĉie estiĝo de nova materio, tiel ke la denseco kaj la strukturo restas ĉiam samaj. Sed dum la postaj jaroj sukcesis la teorio de Gamow, Alpher kaj Herman.
* 1965: Arno Penzias kaj Robert Woodrow Wilson malkovris senintence la kosman fonan mikroondan radiadon.
* 1979: Roger Penrose proponis la hipotezon de Weyl-kurbiĝo por klarigi la ekstreme homogenan kaj izotropan komencostaton de la observata universo kaj la devenon de la dua leĝo de termodinamiko.
* 1981: Alan Guth proponis fazon de tre rapida ekspansio en la frua epoko de la universo por klarigi iujn kosmologiajn problemojn. La teorion de inflacia universo poste pluevoluigis Andrei Linde kaj aliaj.
* 1986: Valerie de Lapparent, Margaret Geller kaj John Huchra malkovris la ordigon de galaksiamasoj en vandsimilaj strukturoj, kiuj ĉirkaŭas grandskalajn bobelsimilajn malplenaĵojn.
[eta|280px|Temperaturvarioj en la fona radiado fotitaj de la satelito [COBE (misio 1989–1993)]]
* 1990-aj jaroj: Novaj evoluoj en la teknologio de teleskopoj kaj satelitoj kiel COBE (*Cosmic Background Explorer*, kosma fonesploristo) ebligis pli precizan difinon de kosmologiaj parametroj. Multobliĝis indikoj pri rapidiĝo de ekspansianta universo.
* 2001: La satelito WMAP estis lanĉita kaj mezuris la spacan kaj spektran distribuon de la kosma fona radiado kun aparta precizeco. Tiel kaj kun aliaj mezuroj, pluraj fundamentaj kosmologiaj valoroj estis kalkulitaj kun ĝis tiam neniam atingita ĝusteco:
** La aĝo de la kosmo: 13,7·109 jara
** La momento de la malkuplo de radiado: 397.000 jarojn post la praeksplodo
** La konstanto de Hubble: 71&nbsp;km·s−1·Mpc−1
** La materia enhavo de la kosmo: 4,4 % da bariona materio, 22 % malluma materio kaj 73 % malluma energio (kosmologia konstanto)

## Praeksplodo kaj religioj kaj filozofioj 
Kiel priskribo de la origino de la universo, la Praeksplodo havas signifan rilaton al religio kaj filozofio. Rezulte, ĝi fariĝis unu el la plej viglaj areoj en la diskurso inter scienco kaj religio. Kelkaj kredas, ke la Praeksplodo implicas kreinton, ​​dum aliaj argumentas, ke la kosmologio de la Praeksplodo igas la nocion de kreinto superflua.

## Vidu ankaŭ 
* Universo
* Ruĝenŝoviĝo
* Kosma fona radiado
* Gamo-radia ekbrilo
* Ekspansio de la universo

## Referencoj 
## Literaturo 
* Block, David L.; et al., eld. (2000). ''Toward a New Millennium in Galaxy Morphology: Proceedings of an International Conference 'Toward a New Millennium in Galaxy Morphology: from z=0 to the Lyman Break, held at the Eskom Conference Centre, Midrand, South Africa, September 13–18, 1999*. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. doi:10.1007/978-94-011-4114-7. ISBN 978-94-010-5801-8. LCCN 00042415. OCLC 851369444. "Reprinted from Astrophysics and Space Science Volumes 269–270, Nos. 1–4, 1999".
* Hans-Joachim Blome, Harald Zaun: *Der Urknall (La praeksplodo)*. München 2004, ISBN 3-406-50837-5
* Martin Bojowald: *Zurück vor den Urknall: Die ganze Geschichte des Universums (Reen antaŭ la praeksplodo: La tuta historio de la universo)*, Frankfurt a.M.: S.Fischer, 2009, ISBN 3-10-003910-6
* Martin Bojowald: *Der Ur-Sprung des Alls (La deveno (pra-salto) de la universo)*. En: *Spektrum der Wissenschaft*. Mai 2009, p.&nbsp;26-32, ISSN 0170-2971
* Gerhard Börner kaj Matthias Bartelmann: *Astronomen entziffern das Buch der Schöpfung. (Astronomoj, deĉifras la libron de la kreado.)* en: *Physik in unserer Zeit*. Vol. 33, numero 3, 2002, p.&nbsp;114–120, ISSN 0031-9252
* Chow, Tai L. (2008). *Gravity, Black Holes, and the Very Early Universe: An Introduction to General Relativity and Cosmology*. New York: Springer. ISBN 978-0-387-73629-7. LCCN 2007936678. OCLC 798281050.
* Frame, Tom (2009). *Losing My Religion: Unbelief in Australia*. Sydney: UNSW Press. ISBN 978-1-921410-19-2. OCLC 782015652.
* Harris, James F. (2002). *Analytic Philosophy of Religion. Handbook of Contemporary Philosophy of Religion*. Vol. 3. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. ISBN 978-1-4020-0530-5. LCCN 2002071095. OCLC 237734029.
* Harrison, Peter, eld. (2010). *The Cambridge Companion to Science and Religion*. Cambridge Companions to Religion. Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-71251-4. LCCN 2010016793. OCLC 972341489.
* Stephen W. Hawking: *Eine kurze Geschichte der Zeit (Mallonga historio de tempo)*. ISBN 3-499-60555-4
* Hawking, Stephen W.; Ellis, George F. R. (1973). *The Large-Scale Structure of Space-Time*. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-20016-5. LCCN 72093671. OCLC 1120809270.
* Dieter B. Herrmann: *Urknall im Labor (Praeksplodo enlaboratoria)*. Wie Teilchenbeschleuniger die Natur simulieren (Kiel partiklaj akceliloj simulas la naturon), Springer Verlag, Heidelberg 2010 ISBN 978-3-642-10313-1
* Kolb, Edward; Turner, Michael, eld. (1988). *The Early Universe. Frontiers in Physics*. Vol. 70. Redwood City, CA: Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-11604-5. LCCN 87037440. OCLC 488800074.
* Charles H. Lineweaver kaj Tamara M. Davis: *Der Urknall – Mythos und Wahrheit. (La praeksplodo - mitoj kaj veroj.)* en: *Spektrum der Wissenschaft*. Mai 2005, S. 38–47, ISSN 0170-2971
* Harry Nussbaumer: *Achtzig Jahre expandierendes Universum. (Okdek jaroj da ekspansia universo.)* en: *Sterne und Weltraum*. Vol. 46, numero 6, 2007, p.&nbsp;36–44, ISSN 0039-1263
* Peacock, John A. (1999). *Cosmological Physics*. Cambridge Astrophysics Series. Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-42270-3. LCCN 98029460. OCLC 60157380.
* Simon Singh: *Big Bang (Praeksplodo)*. Hanser, 2005, ISBN 3-446-20598-5
* Gabriele Veneziano: *Die Zeit vor dem Urknall. (La epoko antaŭ la praeksplodo.)* en: *Spektrum der Wissenschaft*. August 2004, S. 30–39, ISSN 0170-2971
* Steven Weinberg: *Gravitation and cosmology (Gravito kaj kosmologio)*- Principles and applications of the general theory of relativity (principoj kaj apliaĵoj de ĝenerala teorio de relativeco) - Novjorko: Wiley, 1972. ISBN 0-471-92567-5
* Steven Weinberg: *Die ersten 3 Minuten (La unuaj tri minutoj)*. Piper, München 1976, ISBN 3-492-22478-4

## Eksteraj ligiloj 
*  Kio estas la praeksplodo? el la televidelsendo Alpha-centauri 
*  Kio ekzistis antaŭ la praeksplodo? el la televidelsendo Alpha-centauri 
*  Kie okazis la praeksplodo? el la televidelsendo Alpha-centauri 
*  La praeksplodo ĉe *Welt der Physik''
*  Praekplodo klarigata kun bildoj

Kategorio:Kosmologio