Teoria Wielkiego Wybuchu - informacje PDF

Preview

Summary

Prezentacja dodatkowa...

Description

Teoria Wielkiego Wybuchu Wielki Wybuch (ang. Big Bang) ----- wikipedia.org Model ewolucji Wszechświata uznawany za najbardziej prawdopodobny. Historia teorii Wielkiego Wybuchu Przed powstaniem teorii Wielkiego Wybuchu obowiązywał powszechnie uznawany pogląd, że Wszechświat jest niezmiennym i nieporuszającym się układem galaktyk. Pogląd ten wyrażał także Albert Einstein. Teoria Wielkiego Wybuchu została wypracowana na podstawie rozważań teoretycznych próbujących wyjaśnić obserwacje astronomiczne. Obserwatorzy zauważyli, że większość "mgławic spiralnych" oddala się od Ziemi, ale nie byli jeszcze świadomi kosmologicznych implikacji tego faktu (ani tego, że te "mgławice spiralne" to w rzeczywistości galaktyki).

W 1922 roku Aleksander Friedmann wyprowadził równania postulujące rozszerzanie się Wszechświata. Niezależnie od niego, w 1927 roku wyprowadził je również Georges Lemaître, co doprowadziło go do wysunięcia hipotezy pierwotnego atomu. Jego prace zostały w 1929 roku potwierdzone przez obserwacje Edwina Hubble'a. Zaobserwował on, że galaktyki wykazują przesunięcie ku czerwieni wprost proporcjonalne do ich odległości od Ziemi – fakt ten znany jest obecnie, jako prawo Hubble'a. Jeśli wziąć pod uwagę zasadę kosmologiczną, która stanowi, że Wszechświat jest jednorodny i izotropowy, z prawa Hubble'a wynika, że cały Wszechświat rozszerza się. Pojawiły się dwa wyjaśnienia tego stanu. Pierwszym była teoria stanu stacjonarnego autorstwa Freda Hoyle'a, Thomasa Golda i Hermanna Bondiego, która zakładała, że gęstość Wszechświata nie maleje, mimo jego rozszerzania się, dzięki ciągłej kreacji nowej materii. Drugiego wyjaśnienia dostarczyła teoria Lemaître'a rozwijana dalej przez George'a Gamowa. Paradoksalnie, została ona nazwana przez jej głównego oponenta – Hoyle'a, który mówił o niej lekceważąco – "teoria wielkiego bum" (ang. big bang theory). Nazwa ta jednak się przyjęła. Przez pewien czas naukowcy byli podzieleni, jeśli chodzi o poparcie dla tych teorii. Jednak w latach 60. ubiegłego wieku odkrycie mikrofalowego promieniowania tła przechyliło szalę na korzyść teorii Wielkiego Wybuchu. W tej chwili badania kosmologiczne skupiają się na próbach zrozumienia, jak w kontekście teorii Wielkiego Wybuchu formują się galaktyki, co działo się w pierwszych momentach istnienia Wszechświata i pogodzenia obserwacji z teorią. Duże postępy w zakresie teorii Wielkiego Wybuchu zostały poczynione w latach 90. XX i w pierwszej dekadzie XXI wieku. Dzięki zaawansowanym teleskopom oraz danym z satelitów COBE, WMAP i kosmicznego teleskopu Hubble'a możliwe stały się pomiary o niespotykanej wcześniej precyzji, które doprowadziły do odkrycia, że tempo rozszerzania się Wszechświata wydaje się przyspieszać. Model Gorącego Wielkiego Wybuchu Zgodnie z modelem Gorącego Wielkiego Wybuchu, opracowanym jeszcze w 1948 r. przez George'a Gamowa i jego studenta Ralpha Alphera, można przyjąć, że w chwili narodzin Wszechświata, przy ogromnej temperaturze 1032 K, był hiperprzestrzennym, dziesięciowymiarowym tworem, w którym zjednoczone były wszystkie oddziaływania i istniała jedna wielka symetria GUT. Świat ten był jednak niestabilny i po 10−43 sekundy rozpadł się na cztero- i sześciowymiarowy. Sześciowymiarowy zapadł się do rozmiaru 10−32 centymetra, a nasz czterowymiarowy zaczął się gwałtownie rozszerzać. Po 10−35 sekundy silne oddziaływania oddzieliły się od elektrosłabych, a niewielki fragment większego wszechświata rozszerzył się 1050 razy, stając się ostatecznie naszym widzialnym Wszechświatem. Takie gwałtowne rozszerzenie opisywane jest przez teorię inflacji kosmologicznej. Po upływie dalszego ułamka sekundy oddziaływania elektrosłabe rozpadły się na elektromagnetyczne i słabe, a następnie, gdy temperatura spadła już do 1014 K, kwarki zaczęły się łączyć w protony i neutrony. Co było przed? Z punktu widzenia modelu standardowego Wielkiego Wybuchu i klasycznej (niekwantowej) teorii grawitacji nie można mówić o okresie „przed” Wielkim Wybuchem, jako że Wszechświat powstał w momencie Wielkiego Wybuchu, a razem z nim: przestrzeń, materia i czas, dlatego pytanie o to, co było przed Wielkim Wybuchem, jest pozbawione sensu, ponieważ czas rozpoczął się z chwilą wybuchu. Według scenariusza opartego o kosmologię bran możliwe jest, aby nasz Wszechświat powstał w wyniku jednego z powtarzalnych etapów rozszerzania i zapadania przestrzeni[3]. Istnieją również modele kwantowe, niewymagające narzucanych przez standardowy Wielki Wybuch i ogólną teorię względności warunków brzegowych jak i osobliwości. Przeciwnicy

Niektórzy uczeni nie zgadzają się z teorią Wielkiego Wybuchu. Wśród nich byli: Hannes Alfvén[6] (zm. 1995) – zwolennik kosmologii plazmowej; Hermann Bondi, Thomas Gold, Fred Hoyle – w 1948 roku stworzyli teorię stanu stacjonarnego, rozwijaną do czasu odkrycia mikrofalowego promieniowania tła. Od czasu aktywnej działalności powyższych badaczy nastąpił ogromny postęp w dziedzinie kosmologii obserwacyjnej i powyższe teorie są obecnie powszechnie uważane za niezgodne z obserwacjami. ONET Wielki Wybuch (z angielskiego Big Bang), początek czasu, przestrzeni i materii tworzącej wszechświat. Istnienie Wielkiego Wybuchu jako pierwszy postulował w 1947 G. Gamow. Podstawę idei Wielkiego Wybuchu stanowił model rozszerzającego się wszechświata opracowany w 1920 przez A.A. Friedmana. Obecnie Wielki Wybuch jest powszechnie akceptowaną, choć ciągle udoskonalaną hipotezą. Zgodnie z aktualną postacią teorii Wielkiego Wybuchu wszechświat narodził się, jako punkt o niezwykle wysokiej temperaturze i gęstości. Początkowo istniały w nim warunki unifikujące oddziaływania fizyczne (unifikacja, 2). Po ok. 10-30s od narodzin uległ on gwałtownemu rozszerzeniu w tzw. procesie inflacji (inflacyjny wszechświat), w którego trakcie nastąpiło uśrednienie wszelkich niejednorodności początkowego rozkładu energii. Pod koniec pierwszej sekundy od Wielkiego Wybuchu wszechświat, choć wciąż jeszcze bardzo gorący, zbudowany był już z materii (pod postacią plazmy) niewiele różniącej się od obecnie występującej (tworzyły ją protony, neutrony, elektrony, neutrina i fotony). Po ok. 100 s od chwili początkowej zaczęły powstawać jądra złożone (deuter). Za hipotezą Wielkiego Wybuchu przemawia wiele danych doświadczalnych - przede wszystkim istnienie praktycznie jednorodnego mikrofalowego promieniowania tła (reliktowe promieniowanie) oraz ciągłe rozszerzanie się wszechświata (przesunięcie ku czerwieni, prawo Hubble’a). CIEKAWOSTKI ----- zmiany na ziemi.pl Większość naukowców jest przekonana, że Wszechświat powstał w wyniku Wielkiego Wybuchu. Teoria ta, która miałaby wyjaśniać jego powstanie, jest bardzo popularna. Uczeni opracowali nowy model, według którego Wszechświat istnieje od zawsze a Wielki Wybuch nigdy nie miał miejsca. Najnowszy model Wszechświata został opracowany przez Ahmeda Faraga Ali'ego (po prawej) oraz Sauryę Das (po lewej). Uważają oni, że osobliwość, z której rozpoczął się Wielki Wybuch jest największym problemem ogólnej teorii względności, ponieważ wygląda to tak, jakby wszelkie prawa fizyki nagle przestały działać. Model naukowców uwzględnia ciemną materię i ciemną energię, próbując rozwiązać wszystkie problemy, ale jednocześnie odrzuca teorię Wielkiego Wybuchu. Uczeni w swoich badaniach opierali się o prace fizyka teoretyka Davida Bohma, który na początku lat 50. Badał możliwość zastąpienia geodezji klasycznej trajektoriami kwantowymi. Ali i Das zastosowali te trajektorie do równań, które również w latach 50. Opracował indyjski fizyk Amal Kumar. W ten sposób udało się otrzymać poprawione o korekcję kwantową równania Friedmanna, czyli podstawowe równania kosmologii relatywistycznej, które określają ewolucję Wszechświata. Opracowany przez nich model posiada elementy teorii kwantowej oraz ogólnej teorii względności. Ali i Das zakładają, że Wielkiego Wybuchu nigdy nie było a Wszechświat, w kategorii fizycznej, jest wypełniony kwantowym płynem, który składa się z tzw. grawitonów - jest to hipotetyczna cząsteczka, która nie posiada masy i odgrywa kluczową rolę w kwantowej teorii względności. 2 CIEKAWOSTKI ---- almukantarat.pl a) Wielki cichy Wybuch Mówiąc o Wielkim Wybuchu każdy może wyobrażać to sobie inaczej. Wielki Wybuch kojarzy się nam przede wszystkim z ogromnym hukiem. Jest to jednak błędne wyobrażenie, gdyż w owym czasie nie mogły istnieć fale akustyczne. Poza tym Wielki Wybuch nie mógł istnieć w przestrzeni ani w czasie, gdyż to że Wszechświat się rozszerzał oznacza, że sama czasoprzestrzeń się rozszerzała. Nie możemy powiedzieć, co było poza „granicą” rozszerzającego się Wszechświata. Początkowe rozszerzanie się Wszechświata następowało w niesamowicie szybkim tempie. Od rozmiaru mniejszego niż atom do rozmiaru piłki tenisowej Wszechświat rozszerzył się w przeciągu 10−36 sekundy (jedna trylionowa sekundy). Natomiast, kiedy jego wiek wynosił 10−12 sekundy jego średnica wynosiła już kilka metrów. "WIELKI WYBUCH (Big-Bang), ----ściąga Gwałtowna eksplozja bardzo gorącego i bardzo skondensowanego Wszechświata 15-20 mld lat temu, po której rozpoczęła się jego ewolucja" Dowody Wielkiego Wybuchu

Szukając dowodów na to, że Wielki Wybuch naprawdę nastąpił, przede wszystkim naukowcy starają się ustalić, co działo się wtedy z materią i co dzieje się z nią dzisiaj. Okazuje się, że materia otacza nas wszędzie dookoła i cała jest w ruchu, wszechświat w specyficzny sposób porusza się. Na przykład naukowcy dokonali zdumiewającego odkrycia. Okazało się, bowiem, że wszystkie galaktyki z ogromną prędkością uciekają od Ziemi. Co więcej im galaktyka znajduje się dalej od nas z tym większą prędkością się oddala w pustką. Zależność ta została nazwana Prawem Hubble`a. Najodleglejsze kwazary oddalają się od nas z niesamowitą prędkością bliską 94% prędkości światła. Jedyny rozsądnym wyjaśnieniem jest to, że Wszechświat się rozszerza, a skoro tak jest musiał być kiedyś mniejszy. W wyniku Wielkiego Wybuchu galaktyki rozbiegają się na wszystkie strony. W rzeczywistości jednak to nie galaktyki oddalają się od nas, tylko przestrzeń międzygalaktyczna ulega rozciągnięciu. Prześledzenie wstecz jego ekspansji prowadzi do ciekawych wniosków. Otóż kiedyś Wszechświat był ściśnięty w jednym punkcie i właśnie w tym punkcie, około 15 miliardów lat temu nastąpiła eksplozja dająca początek wszystkiemu. Chociaż część nie do końca zgadza się z teorią Wielkiego Wybuchu, istnieje dowód przemawiający na jej korzyść: obecnie wciąż obserwujemy echa tego zdarzenia. Są to nadchodzące ze wszystkich kierunków przestrzeni nikłe ślady promieniowania mikrofalowego. Jest to tzw. kosmiczne promieniowanie tła lub promieniowanie reliktowe. Obecnie ma ono temp. 2,37 K - tyle, ile jak wyliczono, miałoby w przypadku, gdyby Wszechświat stygł od momentu Wielkiego Wybuchu. Kiedy w 1960 r. po raz pierwszy odkryto promieniowanie tła było ono wielką reklamą dla Wielkiego Wybuchu. Jednak, aby mogły powstać galaktyki, we wczesnych stadiach rozwoju Wszechświata musiały istnieć plamy gorąca drobne fluktuacje gęstości, stanowiące zalążek przyszłych galaktyk. Promieniowanie tła wydaje się jednak jednorodne w całej przestrzeni. Nieco nowości przyniosły w tej dziedzinie wyniki uzyskane przez satelitę COBE (Cosmic Backgropund Explorer), z których wynika istnienie niewielkich niejednorodności temp. promieniowania reliktowego. "Mapa" stworzona przez satelitę COBE jest jak go tej pory najbardziej przekonywującym potwierdzeniem teorii Wielkiego Wybuchu.

ZNACZENIE SŁÓW: 



ekspansja 1. «rozprzestrzenianie się na jakimś obszarze» 2. «zajmowanie przez państwo nowych terytoriów, zdobywanie rynków zbytu» 3. «zwiększanie się objętości substancji podczas przemian termodynamicznych w urządzeniach technicznych» 4. «przekształcanie sygnału telekomunikacyjnego w taki sposób, aby wzmocnienie sygnałów o większej amplitudzie było większe» Parsek (1 pc) – jednostka odległości używana w astronomii. (1 mpc)megaparsek =10 6 pc

Bibliografia: 1. https://pl.wikipedia.org/wiki/Wielki_Wybuch 2. http://portalwiedzy.onet.pl/36471,,,,wielki_wybuch,haslo.html 3. http://zmianynaziemi.pl/wiadomosc/naukowcy-podwazaja-teorie-wielkiego-wybuchu-wszechswiat-istniejezawsze 4. https://www.youtube.com/watch?v=RrjF4ANzrCc – Wielki wybuch teoria (film) 5. http://sciaga.pl/tekst/26387-27-teoria_wielkiego_wybuchu_rozszerzajacy_sie_wszechswiat 6. http://almukantarat.pl/wiedza/01wybuch/...