Big-Bang Teorisini Anlamak

Büyük patlama teorisi, evrenin kökeninin baskın teorisidir. Özünde, bu teori, evrenin, bildiğimiz gibi evreni oluşturmak için milyarlarca yıl boyunca genişleyen bir başlangıç ​​noktasından veya tekillikten başladığını belirtir.

1922'de Alexander Friedman adında bir Rus kozmolog ve matematikçi, Albert Einstein'ler Genel görelilik alan denklemleri genişleyen bir evren ile sonuçlandı. Statik, ebedi bir evrene inanan Einstein, denklemlerine kozmolojik bir sabit ekledi, bu "hata" için "düzeltti" ve böylece genişlemeyi ortadan kaldırdı. Daha sonra buna hayatının en büyük gafları diyecektir.

Aslında, genişleyen bir evreni destekleyen gözlemsel kanıtlar zaten vardı. 1912'de Amerikalı gökbilimci Vesto Slipher sarmal bir gökada gözlemledi - o sırada bir "sarmal bulutsusu" olarak kabul edildi, çünkü gökbilimciler henüz göktaşlarının ötesinde galaksiler olduğunu bilmiyorlardı Samanyolu—Ve kaydetti kırmızıya kayma, bir ışık kaynağının kayması ışık spektrumunun kırmızı ucuna doğru kaymaktadır. Tüm bu bulutsunun Dünya'dan uzaklaştığını gözlemledi. Bu sonuçlar o zaman oldukça tartışmalıdır ve tam sonuçları dikkate alınmamıştır.

1924'te gökbilimci Edwin Hubble bu "bulutsunun" mesafesini ölçebildi ve Samanyolu'nun bir parçası olmadıkları kadar uzak olduklarını keşfetti. Samanyolu'nun birçok gökadadan sadece biri olduğunu ve bu "bulutsular" ın aslında kendi başlarına gökadalar olduğunu keşfetmişti.

1927'de Roma Katolik rahip ve fizikçi Georges Lemaitre, Friedman çözümünü bağımsız olarak hesapladı ve yine evrenin genişlemesi gerektiğini önerdi. Bu teori Hubble tarafından desteklendi, 1929'da gökadaların mesafesi ile gökada miktarı arasında bir korelasyon olduğunu buldu. kırmızıya kayma bu galaksinin ışığında. Uzak galaksiler daha hızlı uzaklaşıyorlardı, bu tam olarak Lemaitre'nin çözümleriyle öngörülen şeydi.

1931'de Lemaitre, zaman içinde geriye doğru tahmin ederek tahminleriyle daha da ileri gitti, evrenin meselesinin geçmişte sınırlı bir zamanda sonsuz bir yoğunluğa ve sıcaklığa ulaşacağını buldu. Bu, evrenin "ilkel atom" adı verilen inanılmaz derecede küçük, yoğun bir maddede başlamış olması gerektiği anlamına geliyordu.

Lemaitre'nin bir Roma Katolik rahibi olması, evrene kesin bir "yaratılış" anı sunan bir teori ortaya koyduğu için bazılarını ilgilendiriyordu. 1920'lerde ve 1930'larda, Einstein gibi çoğu fizikçi, evrenin her zaman var olduğuna inanmaya meyilliydi. Özünde, büyük patlama teorisi birçok insan tarafından çok dinsel olarak görüldü.

Bir süre için birkaç teori sunulurken, gerçekten sadece Fred Hoyle kararlı durum teorisi Lemaitre'in teorisi için gerçek bir rekabet sağladı. İronik olarak, 1950'lerin radyo yayını sırasında Lemaitre teorisi için alaycı bir terim olarak nitelendiren Hoyle, "Big Bang" ifadesini icat etti.

Kararlı durum teorisi, Önemli olmak evrenin yoğunluğu ve sıcaklığı, evren genişlerken bile zaman içinde sabit kalacak şekilde yaratıldı. Hoyle ayrıca hidrojen ve helyumdan daha yoğun elementlerin yıldız nükleosentezibu, kararlı durum teorisinin aksine, doğru olduğunu kanıtlamıştır.

Friedman'ın öğrencilerinden biri olan George Gamow, büyük patlama teorisinin ana savunucusuydu. Meslektaşları Ralph Alpher ve Robert Herman ile birlikte kozmik mikrodalga arka planını tahmin etti (CMB) radyasyonu, bu büyük bir kalıntı olarak evrende var olması gereken radyasyondur. Patlama. Atomlar, rekombinasyon dönemimikrodalga radyasyonunun (bir ışık şekli) evrende dolaşmasına izin verdiler ve Gamow bunun mikrodalga radyasyonu bugün hala gözlemlenebilir.

Tartışma, Arno Penzias ve Robert Woodrow Wilson'un Bell Telefon Laboratuvarları için çalışırken SPK'ya tökezlediği 1965 yılına kadar devam etti. Radyo astronomi ve uydu iletişimi için kullanılan Dicke radyometresi 3,5 K sıcaklığa ulaştı (Alpher ve Herman'ın 5 K tahminine çok yakın).

1960'ların sonunda ve 1970'lerin başında, kararlı devlet fiziğinin bazı savunucuları bu bulguyu hala açıklamaya çalıştı büyük patlama teorisini inkar ediyor, ancak on yılın sonunda, SPK radyasyonunun başka hiçbir makul olmadığı açıktı. açıklama. Penzias ve Wilson bu keşif için 1978 Nobel Fizik Ödülü'nü aldılar.

Bununla birlikte, büyük patlama teorisiyle ilgili bazı endişeler devam etti. Bunlardan biri homojenlik sorunuydu. Bilim adamları sordu: Evren, enerji yönünden, hangi yöne baktığından bağımsız olarak neden aynı görünüyor? Büyük patlama teorisi, erken evrene ulaşmak için zaman vermez Termal dengeyani evrende enerjide farklılıklar olmalı.

1980'de Amerikalı fizikçi Alan Guth resmen önerdi enflasyon teorisi Bu ve diğer sorunları çözmek için. Bu teori, Büyük Patlama'yı takip eden ilk anlarda, "negatif basınçlı vakum enerjisi" ( Mayıs bir şekilde mevcut teorilerle ilgili olmak karanlık enerji). Alternatif olarak, kavram olarak benzer ancak biraz farklı ayrıntılara sahip olan enflasyon teorileri, o zamandan beri başkaları tarafından öne sürülmüştür.

NASA'nın 2001 yılında başlayan Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu (WMAP) programı, erken evrende bir enflasyon dönemini güçlü bir şekilde destekleyen kanıtlar sağlamıştır. Bu kanıt, özellikle 2006'da yayınlanan üç yıllık verilerde güçlüdür, ancak teoride hala bazı küçük tutarsızlıklar vardır. 2006 Nobel Fizik Ödülü John C'ye verildi. Mather ve George Smoot, WMAP projesinde iki kilit çalışan.

Big Bang teorisi fizikçilerin büyük çoğunluğu tarafından kabul edilirken, hala bununla ilgili bazı küçük sorular var. Ancak en önemlisi, teorinin cevaplamaya bile çalışamayacağı sorular:

• Büyük Patlamadan önce ne vardı?
• Büyük Patlama'ya ne sebep oldu?
• Evrenimiz tek mi?

Bu soruların cevapları fizik alanının ötesinde de var olabilir, ancak yine de büyüleyici ve Çoklu evren hipotez, bilim adamları ve bilim insanı olmayanlar için ilginç bir spekülasyon alanı sağlar.

Lemaitre başlangıçta erken evren hakkındaki gözlemini önerdiğinde, evrenin bu erken durumunu ilkel atom olarak adlandırdı. Yıllar sonra, George Gamow bunun için ylem adını uygulayacaktı. Primordial atom veya kozmik yumurta olarak da adlandırılır.