Big Bang og altingets oprindelse

Hvordan begyndte universet? Det er et spørgsmål, som videnskabsmænd og filosofer har overvejet gennem historien, da de kiggede på stjernehimmelen over. Det er astronomiens og astrofysikens opgave at give et svar. Det er dog ikke let at tackle.

De første store glimt af et svar kom fra himlen i 1964. Det var da astronomer Arno Penzias og Robert Wilson opdagede et mikrobølgesignal begravet i data, de tog for at se efter signaler, der blev hoppet fra Echo-ballonsatellitter. De antog på det tidspunkt, at det blot var uønsket støj og forsøgte at filtrere signalet ud.

Det viser sig imidlertid, at det, de opdagede, kom fra et tidspunkt kort efter universets begyndelse. Selvom de ikke vidste det på det tidspunkt, havde de opdaget

Hvad startede fødslen af ​​universet? I henhold til fysik sprang universet ud i eksistensen fra en singularitet - et udtryk fysikere bruger til at beskrive områder i rummet, der trodser fysikkens love. De ved meget lidt om singulariteter, men det er kendt, at sådanne regioner findes i kerne af sorte huller. Det er et område, hvor al massen, der gabbede op ved et sort hul, presses ind i et lille punkt, uendeligt massivt, men også meget, meget lille. Forestil dig at klamme Jorden til noget på størrelse med et fastlægningspunkt. En singularitet ville være mindre.

Det er ikke at sige, at universet imidlertid begyndte som et sort hul. En sådan antagelse ville rejse spørgsmålet om noget eksisterende Før Big Bang, som er temmelig spekulativ. Per definition eksisterede der intet før begyndelsen, men denne kendsgerning skaber flere spørgsmål end svar. Hvis der for eksempel ikke eksisterede noget før Big Bang, hvad der forårsagede, at singulariteten blev skabt i første omgang? Det er et "gotcha" -spørgsmål, astrofysikere forsøger stadig at forstå.

Når singulariteten først blev oprettet (hvor det dog skete), har fysikere imidlertid en god idé om, hvad der skete næste. Universet var i en varm, tæt tilstand og begyndte at ekspandere gennem en proces kaldet inflation. Det gik fra meget lille og meget tæt, til en meget varm tilstand. Derefter afkøles det, når det ekspanderede. Denne proces omtales nu som Big Bang, et udtryk, der først blev opfundet af Sir Fred Hoyle under en British Broadcasting Corporation (BBC) radioudsendelse i 1950.

Selvom udtrykket indebærer en form for eksplosion, var der virkelig ikke et udbrud eller et smell. Det var virkelig den hurtige udvidelse af rum og tid. Tænk på det som at sprænge en ballon: når nogen sprænger luft ind, ekspanderer ballonens ydre udad.

Det meget tidlige univers (på et tidspunkt et par fraktioner af et sekund efter, at Big Bang begyndte) var ikke bundet af fysikkens love, som vi kender dem i dag. Så ingen kan forudsige med stor nøjagtighed, hvordan universet så ud på det tidspunkt. Alligevel forskere har været i stand til at konstruere en omtrentlig repræsentation af, hvordan universet udviklede sig.

For det første var spædbarnsuniverset oprindeligt så varmt og tæt, at det lige var elementære partikler såsom protoner og neutroner kunne ikke eksistere. I stedet for forskellige typer stof (kaldet materie og anti-stof) kolliderede sammen og skabte ren energi. Da universet begyndte at køle ned i de første få minutter, begyndte protoner og neutroner at dannes. Langsomt kom protoner, neutroner og elektroner sammen for at danne brint og små mængder helium. I løbet af de milliarder af år, der fulgte, dannedes stjerner, planeter og galakser for at skabe det nuværende univers.

Så tilbage til Penzias og Wilson og CMB. Hvad de fandt (og som de vandt en Nobel pris), beskrives ofte som ”ekkoet” fra Big Bang. Den efterlod en signatur af sig selv, ligesom et ekko, der høres i en canyon, repræsenterer en "underskrift" af den originale lyd. Forskellen er, at i stedet for et hørbart ekko, er Big Bangs ledetråd en varmesignatur i hele rummet. Denne underskrift er specifikt undersøgt af den Cosmic Background Explorer (COBE) rumfartøj og Wilkinson mikrobølgeovn anisotropy probe (WMAP). Deres data giver det klareste bevis for den kosmiske fødselsbegivenhed.

Mens Stort brag teori er den mest accepterede model, der forklarer universets oprindelse og understøttes af alle det observationsbevis, der er andre modeller, der bruger de samme beviser for at fortælle lidt anderledes historie.

Nogle teoretikere hævder, at Big Bang-teorien er baseret på en falsk forudsætning - at universet er bygget på en stadigt voksende rumtid. De antyder et statisk univers, som oprindeligt blev forudsagt af Einsteins teori om generel relativitet. Einsteins teori blev først senere ændret for at imødekomme den måde universet ser ud til at ekspandere på. Og udvidelse er en stor del af historien, især da den involverer eksistensen af mørk energi. Endelig synes en genberegning af universets masse at støtte Big Bang-teorien om begivenheder.

Mens vores forståelse af de faktiske begivenheder stadig er ufuldstændig, hjælper CMB-data med at forme teorierne, der forklarer fødslen af ​​kosmos. Uden Big Bang kunne ingen stjerner, galakser, planeter eller liv eksistere.

• Big Bang er navnet, der er givet til universets fødselsbegivenhed.
• Big Bang menes at have fundet sted, da noget startede udvidelsen af ​​en lille singularitet for ca. 13,8 milliarder år siden.
• Lys fra kort efter Big Bang kan detekteres som den kosmiske mikrobølgestråling (CMB). Det repræsenterer lys fra en tid, hvor det nyfødte univers lysede op omkring 380.000 år efter Big Bang skete.

• "Det store brag." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• “Universets oprindelser.” national geografi, National Geographic, 24. april. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Opdateret og redigeret af Carolyn Collins Petersen.