Teorija Velikog praska predstavlja najbolje pokušaje kosmologa da rekonstruiraju priču o svemiru vrijednoj 14 milijardi godina na temelju klizača postojanja koji su danas vidljivi.
Različiti ljudi koriste izraz "Veliki prasak" na različite načine. Općenito, to ilustrira luk promatranog svemira dok se prorjeđivao i hladio iz početnog, gustog, vrućeg stanja. Ovaj se opis svodi na ideju da se kosmos širi, široko načelo analogno preživljavanju najprikladnijih u biologiji koje bi malo tko mogao smatrati diskutabilnim.
Konkretnije, Veliki prasak može se odnositi i na rođenje samog promatračkog svemira - trenutka kad se nešto promijenilo, potiskujući događaje koji su doveli do danas. Kozmolozi se desetljećima svađaju oko detalja te djeliće sekunde, a rasprava se nastavlja i danas.
Klasična teorija Velikog praska
U većem dijelu ljudske povijesti promatrači neba smatrali su to vječnim i nepromjenjivim. Edwin Hubble nanio je ovoj priči eksperimentalni udarac 1920-ih, kada su njegova promatranja pokazala i kako postoje galaksije izvan Mliječnog puta i da se njihova svjetlost pojavila rasprostranjena - znak da su pojurili sa Zemlje.
George Lemaître, suvremeni belgijski fizičar, protumačio je podatke iz Hubblea i drugih kao dokaz širenja svemira, mogućnost koju su dopustile Einsteinove nedavno objavljene terenske jednadžbe opće relativnosti. Razmišljajući unazad, Lemaître je zaključio da su današnje razdvajajuće galaksije morale započeti zajedno u onome što je nazvao "prvobitnim atomom".
Prva javna upotreba modernog izraza za Lemaîtreovu ideju zapravo je potekla od kritičara - engleskog astronoma Freda Hoylea. 28. ožujka 1949. Hoyle je iznio frazu tijekom obrane svoje preferirane teorije vječnog svemira koja je stvorila materiju da poništi razrjeđivanje širenja. Hoyle je rekao da je ideja da je "sva materija svemira stvorena u jednom velikom prasku u određeno vrijeme u dalekoj prošlosti" bila iracionalna. U kasnijim intervjuima Hoyle je negirao da je namjerno izmislio klevetničko ime, ali maneken se zaglavio, mnogo na frustraciju nekih.
"Veliki prasak je stvarno loš pojam", rekao je Paul Steinhardt, kozmolog iz Princetona. "Veliki potez uhvatio bi pravu ideju." Mentalna slika eksplozije uzrokuje svakojake zbrke, prema Steinhardtu. To podrazumijeva središnju točku, granicu koja se širi i prizor u kojem lagani šrapnel leti brže od težih komada. Ali svemir koji se širi, ne izgleda baš tako, rekao je. Nema centra, nema ruba i galaksije velike i male sve se kliziju na isti način (iako se udaljenije galaksije brže odmiču pod kozmološki nedavnim utjecajem tamne energije).
Bez obzira na njegovo ime, teorija Velikog praska našla se široko prihvaćanje zbog njene neusporedive sposobnosti da objasni ono što vidimo. Ravnoteža svjetlosti s česticama poput protona i neutrona, primjerice, tijekom prve 3 minute omogućuje da se rani elementi formiraju brzinom koja predviđa trenutne količine helija i ostalih atoma svjetla.
"Došlo je mali prozor u kojem je bilo moguće da se jezgre formiraju", rekao je Glennys Farrar, kozmolog sa Sveučilišta u New Yorku. "Nakon toga, svemir se neprestano širio i nisu se mogli naći, a prije je bilo previše vruće."
Oblačna plazma ispunila je svemir sljedećih 378.000 godina, dok je daljnje hlađenje omogućilo da elektroni i protoni tvore neutralne atome vodika, a magla se uklonila. Svjetlost koja se emitira tijekom ovog procesa, a koji se od tada proširio u mikrovalne, najraniji su poznati istraživači predmeta koji mogu direktno proučavati. Poznato kao zračenje kozmičke mikrovalne pećnice (CMB), mnogi istraživači smatraju ga najjačim dokazom Velikog praska.
Eksplozivno ažuriranje
No, kako su kozmolozi gurnuli dalje naprijed u svemirima prve trenutke, priča se razotkrila. Jednadžbe opće relativnosti sugerirale su početnu mrlju neograničene topline i gustoće - singularnost. Osim što nema puno fizičkog smisla, jedinstveno podrijetlo nije odgovaralo glatkom, ravnom CMB-u. Fluktuacije u izrazitoj temperaturi i gustoći pjega proizvele bi plohe neba s različitim svojstvima, ali temperatura CMB-a varira samo za djelić stupnja. Zakrivljenost prostora-vremena također izgleda prilično ravna, što podrazumijeva početno gotovo savršenu ravnotežu materije i zakrivljenost za koju većina kozmologa smatra nemogućom.
Alan Guth je 1980-ih predložio novu sliku prvog dijela sekunde, sugerirajući da je svemir svoje najstarije trenutke odrastao eksponencijalno brže nego danas. U nekom se trenutku taj proces zaustavio i stavljanje kočnica stvorilo je gust i vruć (ali ne beskrajno tako) nered čestica koji zauzima mjesto jedinstvenosti. "Ja u vlastitom umu to smatram velikim praskom, kada se svemir zagrijao", rekao je Farrar.
Teorija inflacije, kako se naziva, sada ima mnoštvo konkurentskih modela. Iako nitko nije znao mnogo o tome zbog čega se svemir tako brzo proširio, teorija je postala popularna zbog njegove sposobnosti da objasni naizgled nevjerojatni beskompromisni CMB: Inflacija je sačuvala manje fluktuacije (koje su se razvile u današnje grozdove galaksije), dok je ujednačila glavne. "To je vrlo slatka priča", rekao je Steinhardt, koji je pomogao u razvoju teorije. "To je ono što kažemo našoj djeci."
Iza inflacije
Nedavno istraživanje uvelo je dvije bore u kozmički narativ teorije inflacije. Rad Steinhardta i drugih sugerira da bi se inflacija zaustavila u nekim regijama (kao što je naš promatrački svemir), ali nastavila bi se u drugima, stvarajući niz zasebnih teritorija sa "svakim zamislivim skupom kosmoloških svojstava", kako to kaže Steinhardt. Mnogi fizičari smatraju ovu "multiverzalnu" sliku neukusnom, jer daje beskonačan broj nesagledljivih predviđanja.
Na eksperimentalnom planu kosmolozi očekuju da bi inflacija trebala proizvesti gravitacijske valove koji se protežu u galaksiji u CMB-u jednako kao što je stvarao neznatne razlike u temperaturi i gustoći. Trenutačni eksperimenti trebaju biti dovoljno osjetljivi da ih pronađemo, ali iskonske osipe u vremenu i vremenu nisu se pojavile (unatoč jednoj lažnoj uzbuni u 2014.).
Mnogi istraživači očekuju preciznija mjerenja CMB-a koja bi mogla ubiti ili potvrditi mnoge modele inflacije koji i dalje stoje. Drugi fizičari, međutim, glatkoću kosmosa uopće ne vide kao problem - počeo je biti ujednačen i nema potrebe za objašnjenjem.
Dok se eksperimentalisti zalažu za nove razine preciznosti, neki su se teoretičari odvratili od inflacije tražeći druge načine kako uništiti svemir ravnim. Steinhardt, na primjer, radi na modelu "velikog odskoka", koji pokretački sat još više gura natrag, do ranijeg razdoblja kontrakcije, koji je ublažio prostor-vrijeme i postavio pozornicu za eksplozivno širenje. Nada se da će prije dugog datuma novi potpisi, osim problema poput nedostatka iskonskih gravitacijskih valova, kozmologe postaviti na novu priču o stvaranju. "Postoje li neke druge vidljive značajke koje treba potražiti?" Steinhardt je rekao: "Pitajte me opet za nekoliko godina i nadam se da ću dobiti odgovor."
dodatni resursi:
