Теория на Големия взрив

Големият взрив е космологична научна теория, описваща ранното развитие на Вселената. Разширяването на Вселената, което следва от уравненията на общата теория на относителността, бива потвърдено с наблюденията за раздалечаване на галактиките. Екстраполирайки назад във времето стигаме до извода, че Вселената трябва да е била или много малка, или дори да е била събрана в точка — т. нар. сингулярност.

Едно от следствията на Големия взрив е, че условията в днешната Вселена са различни от тези в миналото или в бъдещето. Съгласно този модел Джордж Гамов предвижда, през 1948, че от ранната гореща фаза на Вселената трябва да е останало достатъчно лъчение, което трябва да има спектър на абсолютно черно тяло и да идва от всички посоки на небето. Според теорията за Големия взрив преди 13,7 милиарда години Вселената е в безкрайно плътно състояние с огромна температура и налягане. За първите 10-33 секунди от съществуването на Вселената няма задоволителен физически модел. Общата теория на относителността предвижда гравитационна сингулярност, където плътността става безкрайна.

През 1918 страсбургският астроном Карл Вилхелм Вюрц измерва систематично червено отместване на някои мъглявини и го нарича K-корекция. Той не осъзнава космологичните последствия, нито че тези мъглявини всъщност са галактики извън нашия Млечен път .През 1929 Едуин Хъбъл описва и наблюдения потвърждаващи теорията на Льометр без да е наясно с нея. Установил още през 1913, че повечето спирални мъглявини определени по-късно като галактики се отдалечават от Земята, за да установи, че галактиките се раздалечават във всички посоки със скорост спрямо Земята правопропорционална на разстоянието помежду им. Днес това явление е известно като закон на Хъбъл. От космологическия принцип произтичат две обяснения на раздалечаващите се галактики. Според едното, поддържано и доразвито от Джордж Гамов, Вселената възниква от крайно горещо и плътно състояние в крайно време в миналото и оттогава се разширява. Другата възможност е теорията за устойчивото състояние на Фред Хойл, според която при раздалечаването на галактиките се появява нова материя. В този модел Вселената е приблизително еднаква във всяка точка от времето. За известно време подкрепата за тези две теории е равноразпределена.

Въз основа на измервания за разширението на Вселената чрез свръхнова тип Ia, измервания на спектъра и анизотропията на реликтовото излъчване, възрастта на Вселената е определена на 13,7 ± 0,2 милиарда години. Фактът, че тези три независими измервания са сходни се смята са силно доказателство на Ламбда-CDM модела, описващ детайлната скруктура на съставните части на Вселената. Ранната Вселена е запълнена хомогенно и изотропно с много висока енергийна плътност. Приблизително 10-35 секунди след епохата на Планк, Вселената се разширява експоненциално в период, наречен космическа инфлация. След спирането на инфлацията, материалните елементи на Вселената са под формата на кварк-глуонна плазма, в която съставните частици се движат релативистично. Чрез един все още непознат процес, бариогенеза, се появява наблюдаваната асиметрия между материя и антиматерия.

Днес Вселената изглежда доминирана от неизследвана форма на енергия, известна като тъмна енергия. Приблизително 70% от общата енергийна плътност на днешната Вселена е в тази форма. Този компонент на Вселената има свойството да предизвикв  отклонение на разширението на Вселената от линейната връзка скорост-разстояние, предизвиквайки по-бързо от очакваното разширение на пространство-времето при големи разстояния. Тъмната енергия приема формата на космологичната константа в полевите уравнения на Айнщайн , но връзкит  ѝ със стандартния модел от физиката на частицит  продължават да бъдат обект на изследване, както теоретично, така и експериментално.

В днешния си вид теорията за Големия взрив произтича от три предпоставки:

1. Универсалност на физичните закони

2. Космологичен принцип

3. Коперников принцип

При появата им, тези идеи са приети просто като постулати, но днес се правят опити за проверка на всеки от тях. В резултат на тези изследвания е установено, че максималното отклонение на физичните константи в историята на Вселената е не по-голямо от порядъка на 10-5. Изотропността на Вселената, определяща космологичния принцип, е измерена с точност от 10-5, а хомогенността в най-едър мащаб е измерена с точност до 10%.

Теорията на Големия взрив използва постулата на Вейл за да измери недвусмислено времето във всяка точка като „време от епохата на Планк”. Измерванията в тази система използват конформни координати, в които разширението на Вселената се изважда от измерванията на пространство-времето.

В този смисъл Големият взрив не е експлозия на материята, движеща се навън и запълваща една празна Вселена. Той е самото разширяващо се пространство-време. Това разширение кара физическото разстояние между всеки две неподвижни точки в нашата Вселена да нараства. Обектите, свързани един към друг, например от гравитацията, не се разширяват с разширението на пространство-времето, защото скоростта на разширение на Вселената на тези малки мащаби е по-малка от типичните средни скорости на движение на частиците. Разширението на Вселената започва да става видимо за разстояния от порядъка на 1 Mpc [Мегапарсек] .

Добави коментар

Трябва да сте регистриран потребител, за да коментирате материалите.

Коментари

Няма добавени коментари.