Hoe het die heelal begin? Dit is 'n vraag wat wetenskaplikes en filosowe deur die geskiedenis deurgemaak het toe hulle na die sterrehemel gekyk het. Dit is die taak van sterrekunde en astrofisika om 'n antwoord te gee. Dit is egter nie 'n maklike een om aan te pak nie.
Die eerste groot glimmer van 'n antwoord het in 1964 uit die lug gekom. Toe het sterrekundiges, Arno Penzias en Robert Wilson, 'n mikrogolfsignaal ontdek wat begrawe is in die data wat hulle geneem het om te kyk dat seine van Echo-ballon-satelliete afgestorm word.
Hulle het destyds aangeneem dat dit net ongewenste geraas was en probeer om die sein te filter. Dit blyk egter dat wat hulle bespeur het, kom van 'n tyd kort na die begin van die heelal. Alhoewel hulle dit nie geweet het nie, het hulle die Kosmiese Mikrogolfagtergrond (CMB) ontdek. Die CMB is voorspel deur 'n teorie genaamd die Big Bang, wat voorgestel het dat die heelal begin het as 'n digte warm punt in die ruimte en skielik uitwaarts uitgebrei het. Die twee mans se ontdekking was die eerste bewyse van daardie oeroue gebeurtenis.
Die Groot Bang
Wat het die geboorte van die heelal begin? Volgens die fisika het die heelal uit 'n enkelvoud ontstaan ​​- 'n term fisici gebruik om streke van die ruimte wat die wette van fisika uitlê, te beskryf. Hulle weet baie min oor singulariteite, maar dit is bekend dat sulke streke in die kern van swartgate bestaan . Dit is 'n streek waar al die massa wat deur 'n swart gat gegooi word, in 'n klein punt druk, eindeloos massief, maar ook baie, baie klein.
Stel jou voor dat jy die Aarde in 'n bietjie van 'n punt vasstel. 'N Singulariteit sou kleiner wees.
Dit is nie om te sê die heelal het egter as 'n swart gat begin nie. So 'n aanname sal die vraag stel oor iets wat voor die Big Bang bestaan, wat redelik spekulatief is. Per definisie bestaan ​​niks voor die begin nie, maar dit skep meer vrae as antwoorde.
Byvoorbeeld, as daar niks voor die Big Bang bestaan ​​het nie, wat het die eerste keer gesindheid veroorsaak? Dit is 'n "gotcha" vraag wat astrofisici nog steeds probeer verstaan.
Maar sodra die singulariteit geskep is (hoe dit ook al gebeur), het fisici 'n goeie idee van wat volgende gebeur het. Die heelal was in 'n warm, digte staat en het begin uitbrei deur 'n proses genaamd inflasie. Dit het van baie klein en baie dig, tot baie warm, dan het dit afgekoel as dit uitgebrei het. Hierdie proses word nou na verwys as die Big Bang, 'n term wat eers deur Sir Fred Hoyle geskep is tydens 'n radio-uitsaai in die Britse uitsaaikorporasie (BBC) in 1950.
Alhoewel die term 'n soort ontploffing impliseer, was daar eintlik nie 'n uitbarsting of 'n knal nie. Dit was regtig die vinnige uitbreiding van ruimte en tyd. Dink daaraan om 'n ballon op te blaas: as iemand lug inblaas, die buitekant van die ballon uitstyg.
Die oomblikke na die Groot Bang
Die baie vroeë heelal (op 'n tyd wat 'n paar breuke van 'n sekonde ná die Grootvaarder begin het) was nie gebind deur die wette van fisika soos ons hulle vandag ken nie. So, niemand kan met groot akkuraatheid voorspel hoe dit op daardie tydstip gelyk het nie. Tog het wetenskaplikes ' n benaderde voorstelling van hoe die heelal ontwikkel het, opgestel.
Eerstens was die baba-heelal aanvanklik so warm en dig dat selfs elementêre deeltjies soos protone en neutrone nie kon bestaan ​​nie. In plaas daarvan het verskillende tipes materie (materie en anti-materie genoem) saam gebots, wat suiwer energie skep. Soos die heelal gedurende die eerste paar minute afgekoel het, het protone en neutrone begin vorm. Stadig het protone, neutrone en elektrone saamgekom om waterstof en klein hoeveelhede helium te vorm. Gedurende die miljarde jare wat gevolg het, het sterre, planete en sterrestelsels gevorm om die huidige heelal te skep.
Bewys vir die Groot Bang
Dus, terug na Penzias en Wilson en die CMB. Wat hulle gevind het (en waarvoor hulle 'n Nobelprys gewen het ), word dikwels beskryf as die "eggo" van die Big Bang. Dit het 'n handtekening van homself agtergelaat, net soos 'n eggo wat in 'n canyon gehoor word, 'n "handtekening" van die oorspronklike klank verteenwoordig.
Die verskil is dat in plaas van 'n hoorbare eggo, die Big Bang se idee is 'n hitte handtekening regdeur die hele spasie. Die handtekening is spesifiek bestudeer deur die Cosmic Background Explorer (COBE) ruimtetuig en die Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) . Hul data verskaf die duidelikste bewyse vir die kosmiese geboorte gebeurtenis.
Alternatiewe vir die Big Bang Teorie
Terwyl die Big Bang- teorie die algemeenste model is wat die oorsprong van die heelal verduidelik en ondersteun word deur al die waarnemingsbewyse, is daar ander modelle wat dieselfde bewyse gebruik om 'n effens ander storie te vertel.
Sommige teoretici argumenteer dat die Big Bang-teorie gebaseer is op 'n valse uitgangspunt - dat die heelal gebou word op 'n steeds groter ruimte-tyd. Hulle stel 'n statiese heelal voor, wat oorspronklik voorspel word deur Einstein se teorie van algemene relatiwiteit . Einstein se teorie is eers later gewysig om die manier waarop die heelal uit te brei, te akkommodeer. En uitbreiding is 'n groot deel van die storie, veral omdat dit die bestaan ​​van donker energie behels . Laastens, 'n herberekening van die massa van die heelal blyk die Big Bang-teorie van gebeure te ondersteun.
Terwyl ons begrip van die werklike gebeure nog onvolledig is, help CMB-data die teorieë wat die geboorte van die kosmos verduidelik. Sonder die Groot Bang kan geen sterre, sterrestelsels, planete of lewe bestaan ​​nie.