•  

    Hej Astromirki,

    W ostatnich dniach pojawia się coraz więcej dyskusji o Wielkim Wybuchu: co było przed Wielkim Wybuchem, co tak naprawdę wybuchło oraz gdzie nastąpił wybuch. Ponieważ większość komentarzy to astronomiczne herezje, pozwólcie mi wytłumaczyć całą sprawę raz a dobrze w ekspresowym wydaniu specjalnym dwutygodnika astronomicznego #astronomiaodkuchni

    Wstęp

    Zaczniemy od sprawy elementarnej: nie było żadnego wybuchu. Wielki Wybuch to tylko nazwa wydarzenia, jakim był początek ekspansji Wszechświata. Kropka. Nazwę "Wielki Wybuch" wymyślili przeciwnicy tej teorii w pierwszej połowie ubiegłego stulecia, by ją ośmieszyć. Najwyraźniej im się udało, skoro po dziś dzień mnóstwo ludzi sądzi, że na początku istnienia Wszechświata była jakaś kula materii, która eksplodowała, a to jest wierutna bzdura. Nawet w filmach popularnonaukowych Wielki Wybuch pokazywany jest jako potężna eksplozja, co osobiście uważam za krzywdzące dla widza.

    Wszystko, co nas otacza, powstało w chwili o nazwie Wielki Wybuch - w chwili, gdy nieskończenie mały Wszechświat zaczął się rozszerzać. Wszystko. Materia, energia, przestrzeń, czas. Ponieważ wtedy powstało wszystko co znamy, to bardzo intuicyjne jest nazywanie tego momentu początkiem Wszechświata. Należy wiedzieć, że wszystko co wiemy, cała nasza fizyka, operuje wyłącznie do momentu, w którym Wszechświat miał wyłącznie 10^(-43) sekundy. To, co się działo między teoretycznym czasem 0, a czasem 10^(-43) sekundy to wyłącznie spekulacje. Ten czas nazywa się erą Plancka lub erą kwantowej grawitacji.

    Wczesny Wszechświat

    Wraz zakończeniem ery Plancka, cały obserwowalny Wszechświat miał rozmiary około milion miliardów razy mniejsze od protonu. To znaczy, że cała przestrzeń zajmowała niesłychanie mały obszar. Od razu odpowiadam, że nie ma sensu pytanie: "co było dookoła". Dookoła nawet nie było nic, bo nic jest przez nas rozumiane jako brak czegoś we Wszechświecie. Nie można więc mówić o czymś, co było poza Wszechświatem i w czym się Wszechświat rozszerzał. Nie można też mówić, że Wszechświat rozszerzał się w niczym. Wszechświat to wszystko co jest, było i będzie. A jak ktoś chce zadać śmiałe pytanie o to, co było przed Wielkim Wybuchem, czyli przed Wszechświatem, to niech się zastanowi porządnie: jak mogło być coś przed istnieniem czasu. Czas powstał wraz z początkiem Wszechświata, więc nie mogło być żadnego przedtem. Można sobie wyobrażać istnienie jakiegoś nadczasu, ale on nie operuje w naszym Wszechświecie, więc też nie nadaje się do opisywania rzeczy przed Wielkim Wybuchem.

    Lecimy dalej. Cały Wszechświat miał rozmiary porównywalne z jedną tryliardową rozmiarów protonu. W takiej czterowymiarowej kulce Wszechświata zawarta była cała materia i energia całego obserwowalnego Wszechświata. Gęstości energii oraz coś, co możemy nazywać temperaturą, były niewyobrażalnie duże. Cały Wszechświat był wypełniony tą bardzo gęstą oraz gorącą materio-energią. Jeśli więc ktoś się zapyta, gdzie nastąpił Wielki Wybuch, należy odpowiedzieć: Wielki Wybuch następił wszędzie we Wszechświecie.

    Wraz z upływem czasu, czasoprzestrzeń (czyli tkanka Wszechświata) ekspandowała. Jeśli rozmiar czasoprzestrzeni urósł dwukrotnie, to jej objętość wzrosła ośmiokrotnie, a gęstość zawartej w niej materio-energii zmalała ośmiokrotnie. Jeśli gęstość materio-energii zmalała, to zmalała też jej temperatura. W chwili, kiedy obserwowalny Wszechświat miał dopiero 10^(-36) sekundy, jego rozmiary zdążyły powiększyć się biliard biliardów razy (czyli miał około milimetra średnicy), gęstość zawartej w nim materio-energii spadła milion milionów milionów razy, a temperatura zmalała do, bagatela, 1'000'000'000'000'000'000'000'000'000 Kelwinów (dla odmiany podałem w zerach, a co). W tym etapie grawitacja istniała już jako osobne oddziaływanie, ale siły elektromagnetyczne, jądrowe silne i jądrowe słabe zachowywały się tak, jakby były jednym i tym samym. Mniej więcej w tym czasie wydarzyło się coś bardzo dziwnego: rozpoczęła się kosmiczna inflacja, która trwała aż do 10^(-32) sekundy istnienia Wszechświata. W tym okresie czasoprzestrzeń (a więc Wszechświat) zwiększyła swoje rozmiary jakieś bilion biliardów razy (po tym okresie, cały Wszechświat miał wtedy rozmiary jakiegoś miliona lat świetlnych).

    Utrwalenie

    Można by się rozpisywać dalej, co się w szczegółach działo przez kolejne sekundy, ale w tym wpisie to nie jest najważniejsze. Po tym, co już zdążyłem napisać widać, że to cały Wszechświat był zawsze wypełniony gorącą materią, cały Wszechświat ekspandował, a materia, zaczepiona w przestrzeni, rozrzedzała się wraz z rozszerzającą się przestrzenią. Wystarczy wspomnieć, że cały Wszechświat miał temperaturę kilku tysięcy Kelwinów jeszcze w 380'000 lat po Wielkim Wybuchu.

    To ekspansja przestrzeni pociąga za sobą ruch materii. Chyba wszyscy słyszeli o analogii z kropkami na nadmuchiwanym balonie. Wraz z ekspansją powłoki balonu, kropki oddalają się od siebie, bo wzrasta ilość przestrzeni między kropkami. Same kropki nie poruszają się w przestrzeni. Analogia jest o tyle słaba, że obiekty materialne wcale nie leżą na powierzchni jakiejś płaszczyzny oraz mogą się w czasoprzestrzeni swobodnie poruszać. Poza tym, analogia jest w pełni zgodna z rzeczywistością. To rozszerzająca się czasoprzestrzeń powoduje, że skupiska materii się od siebie oddalają. Wielki Wybuch to tylko nazwa na początek rozszerzania się czasoprzestrzeni. Nie było żadnej eksplozji, nie było żadnego wielkiego bum, a materia wcale nie jest rozrzucana po Wszechświecie przez siłę wybuchu. Materia jest niesiona przez rozszerzająca się czasoprzestrzeń.

    Podsumowując: Wielki Wybuch nie był wybuchem; Wielki Wybuch nastąpił wszędzie we Wszechświecie; skupiska materii się od siebie oddalają, bo czasoprzestrzeń ekspanduje; pytanie o to, co było przed Wielkim Wybuchem nie ma sensu; pytanie o to, co jest poza Wszechświatem nie ma sensu. A przynajmniej nie można odpowiadać na te pytania używając Ogólnej i Szczególnej Teorii Względności, czyli wszystkiego, co wiemy o wielkoskalowym Wszechświecie ( ͡° ͜ʖ ͡°).

    Zapraszam do zadawania pytań w temacie. Jeśli będzie się dało, napiszę następny specjalny odcinek dwutygodnika z odpowiedziami.

    Na obrazku poniżej: prezentacja rozkładu temperatury we Wszechświecie, kiedy ten miał zaledwie 380'000 lat. Różnice między czerwonymi i niebieskimi obszarami operują w skali 0.01%. Tak jednorodny rozkład temperatury oznacza, między innymi, że cały obserwowalny Wszechświat ewoluował tak samo wszędzie i Wielki Wybuch miał miejsce wszędzie.

    Bibliografia
    [1] P. I. Nionszek, MiRKo, 2015, Raz na sto lat, 66, 123
    [2] D. D. Leszke, MiRKo, 2014, Dd a sprawa polska, 879, 473
    [3] T. Roll, MiRKo, 2013, Dyskurs o ilości groszy za wpis, 60, 52
    [4] H. H. Szek, MiRKo, 2015, Bądź mną, 12, 356

    -----------------------------------------------------------------
    Takie rzeczy tylko w #astronomiaodkuchni ( ͡° ͜ʖ ͡°)ノ⌐■-■
    -----------------------------------------------------------------
    W kolejnym odcinku dwutygodnika astronomicznego:
    O wyciąganiu energii z czarnych dziur
    -----------------------------------------------------------------
    #astronomia #kosmos #ciekawostki #ligamozgow #liganauki #wielkiwybuch
    pokaż całość

    źródło: cdn.phys.org

    •  

      @Mleczan: odbiłbyś się od krawędzi ( ͡° ͜ʖ ͡°) hmm, jeżeli wszechświat jest nieskończony i cały czas się rozszerza to nie mógłbyś dotrzeć do granicy, bo mimo wszystko rozciągałby się o jakąś minimalną jednostkę, różnicę między Twoją prędkością a jego. Albo prawa fizyki nie pozwoliłyby Ci na bycie szybszym.

    •  

      O słodka Nauko! 144 komentarze z miliardem pytań :D.

      Na część pytań napisałem uogólnione odpowiedzi w nowym wpisie. Niektóre pytania wymagają zupełnie osobnych wpisów. Na przykład pytanie o dowody na Wielki Wybuch, pytanie o rozszerzanie się prędkościami większymi od prędkości światła, pytanie o Wszechświat zapadający się do czarnej dziury. Na to będę odpowiadał w kolejnych wpisach. Tutaj odpiszę na komentarze, które nie wymagają długich odpowiedzi ;).

      @stahs:

      Dlaczego właśnie w tym momencie, a nie 10 mld lat wcześniej albo później

      Nawiązując do OTW, kiedyś ten początek musiał być. Urodziłeś się akurat w czasie, kiedy Wszechświat ma ~13.7 miliarda lat. Sorry, taką mamy kosmologię ( ͡° ͜ʖ ͡°).

      @haussbrandt:

      W jaki sposób obliczony został czas Plancka i długość Plancka?

      Czas i długość Plancka to kombinacja trzech podstawowych stałych fizycznych: prędkości światła, stałej grawitacji oraz stałej Plancka, która jest podstawą fizyki kwantowej.

      @robin_caraway:

      dlaczego? ( ͡° ͜ʖ ͡°) Jakby naukowcy przypisywali sobie tylko jedną prawdę, w którą nie wolno wątpić. Kurczę, gdzieś to już słyszałem.

      Naukowcy nigdy nie powinni przypisywać sobie tylko jednej prawdy, w którą nie wolno wątpić. Naukowcy potrafią zrozumieć, że pewnych rzeczy nie potrafią zrozumieć. Używając narzędzia zwanym Ogólna Teoria Względności nie można odpowiadać na pytanie, które sięga poza możliwości tego narzędzia.

      @Kowal04:

      Dalej czasoprzestrzeń rozszerza się prędkością większą od c?

      Tak, ale dziś dzieje się to wyłącznie na bardzo dużych odległościach. A tym przedziale czasu, o którym pisałem, miał zachodzić proces zwany inflacją, a który był gwałtownych rozprężeniem się przestrzeni. Nie pytaj jak, dlaczego, po co. Nie wiem. Śmiem twierdzić, że w tej chwili nikt nie wie. Inflacja to wciąż delikatna sprawa. Może kiedyś napiszę więcej na ten temat.

      @Tuff:

      mnie zastanawia jak się mają początkowe prędkości rozszerzania wszechświata do prędkości światła?

      Musiały być zdecydowanie większe.

      @horek:

      bo przecież nie mogło się wziąć coś z niczego?

      Niby czemu nie? ( ͡° ͜ʖ ͡°) Kauzalność może być wybrykiem naszego Wszechświata ( ͡° ͜ʖ ͡°)

      @okmanek:

      Czy to po prostu jedna z wielu teorii naukowych czy raczej mamy pewność że właśnie tak było?

      Mamy dowody, które wskazują na prawdziwość tej teorii. Co więcej, teoria Wielkiego Wybuchu przewidziała odkrycie pewnych rzeczy, które, w przeciągu następnych kilkudziesięciu lat faktycznie zostały znalezione.
      A inna sprawa, że nazwa: teoria naukowa nie odnosi się do tego samo, co nazwa: teoria. W świecie nauki odpowiednikiem teorii, czyli nieudowodnionego jeszcze pomysłu, jest hipoteza. Nazwą: teoria naukowa obdarzamy taki pomysł, który można obalić, który był wielokrotnie testowany, za którym przemawia bardzo dużo dowodów i który nie został jeszcze obalony (kto wie, może nigdy nie będzie). Na przykład: teoria grawitacji. Inny przykład: teoria ewolucji. Jeszcze inny: teoria Wielkiego Wybuchu. Wszystkie opisują rzeczywistość z podobnym stopniem prawdopodobieństwa.

      @Subbota_siewodnia:

      A kiedy miał temperaturę pokojową wszechświat?

      Super pytanie :)
      Nie mam przy sobie notatek, ale opierając się na kalkulatorze wyliczyłem, że Wszechświat miał wtedy jakieś 15, może 16 milionów lat.

      @enforcer:

      czytałem kiedyś że Hawking ma taką teorię że istnieje coś takiego jak gwiazda Plancka - hipotetyczny "rdzeń" czarnej dziury, jest to obiekt tak mały i tak kruchy że samo przejście przez nie światła powoduje jego zniszczenie, jednak z poziomu obserwatora "zewnętrznego" może to trwać miliardy lat gdzie wewnątrz trwa mikro sekundy. Co o tym myślisz?

      Coś takiego musiałoby zachodzić dla każdej zapadającej się gwiazdy, która przechodzi stadium supernowej. Żeby gwiazda doświadczyła takiej dylatacji czasu, jej promieniowanie musiałoby przesunąć się ku czerwieni w tak wielkim stopniu, że na Ziemi ta byłoby w ogóle niemożliwe do detekcji. Także owszem, w teorii coś takiego byłoby dopuszczalne (chociaż nie wiem na jakim stopniu uproszczenia), ale w praktyce taka gwiazda byłaby niemożliwa do zaobserwowania.

      @Dorogon:

      W jaki sposób wiemy to wszystko z takimi szczegółami i jest jakikolwiek sposób by zwykły śmiertelnik sam mógł zbadać prawdziwość tej teorii?

      Odpowiedź jest prosta: ponad sto lat rozwoju dziedziny nauki, tysiące zaangażowanych ludzi, czterysta lat rozwoju idei oraz ponad dwa tysiące lat rozwoju intuicji naukowej. Nie dziwne, że jednostka, która w ogóle nie próbowała dotknąć narzędzi, którymi posługuje się ta nauka, nie może pojąć, w jaki sposób doszliśmy do takiego stanu wiedzy. Nie dziwi mnie też, że jednostka, która wykazuje się naukową ignorancją może tłumaczyć sobie teorię naukową jako coś pokroju religii.

      @ciekawski1988:

      Dlaczego odrzucono w ogóle taki wariant?

      Bo to by znaczyło, że wszystkie gwiazdy i wszystko we Wszechświecie oddala się konkretnie od nas. Nauczeni naukowym doświadczeniem, twierdzimy, że ludzkość nie znajduje się w żadnym wyjątkowym miejscu we Wszechświecie. O wiele prostszym wyjaśnienie jest, że wszystko się od wszystkiego oddala. Co więcej, w następnych latach przyszły kolejne dowody na poprawność tego podejścia.

      @EtaCarinae:

      Bóg był zawsze a jak masz wątpliwości to musimy nad tobą popracować.

      ( ͡° ͜ʖ ͡°) Zapraszam

      @Zdzisiaczek:

      czy to znaczy, że rozszerzający się wszechświat ma zdolność przenoszenia masy z prędkością większą od prędkości światła?

      Tak :)

      czy bylibyśmy w stanie wykorzystać to zjawisko do transportu?

      Nie :(

      @petalchaser:

      Czyli można powiedzieć że czasoprzestrzeń i materia została 'wyrzucona' z prędkością miliony razy większą od prędkości światła?

      Nie. Przestrzeń puchnie i w tym puchnięciu niesie ze sobą materię. Jak rodzynki w rosnącym cieście.

      @SpiritedAwayyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy:

      To zdecyduj się, że nie ma sensu w ogóle czy tylko w tym przypadku. Jeśli to jest oficjalna pozycja naukowców w tej sprawie to pokazuje ułomność człowieka który po prostu nie może powiedzieć, że czegoś nie wie tylko pierdoli że coś nie ma sensu mimo, że to zdarzyło się pierdyliard lat temu ale jakieś móżdżki już wszystko obcykały jakimś sposobem.

      Zdążyłem już dwukrotnie wyjaśnić tę kwestię. Za pomocą OTW potrafimy opisać ewolucję Wszechświata. Za pomocą OTW potrafimy pokazać, że czas jest własnością wewnętrzną Wszechświata. Za pomocą OTW potrafimy pokazać, że czasoprzestrzeń zawiera w sobie materię, a Wszechświat jest tą czasoprzestrzenią i materią. Wnioskiem z tego jest, że narzędzie o nazwie OTW służy wyłącznie do opisu naszego Wszechświata. Dziś mamy wyłącznie to narzędzie. Nie ma sensu wymagać od OTW, żeby opisała coś, co znajduje się poza Wszechświatem, bo OTW do tego nie służy. Jeśli ktoś wymaga, żeby opisywać coś "poza" Wszechświatem albo pyta o czas "przed" Wielkim Wybuchem, to równie dobrze mógłby pytać o kolor dźwięku cis. Albo o zapach promieniowania rentgenowskiego.

      Nie mówię, że w przyszłości nie pojawi się nowa metoda badania, która rozszerzy nasze zrozumienie. Ale operując dzisiejszymi pojęciami, nie ma sensu pytać o "przed" Wielkim Wybuchem albo "poza Wszechświatem". Jeśli w ogóle istnieje jakieś "poza" Wszechświatem, to nie będziemy w stanie tego objąć obecnymi narzędziami i nikt obecnie nie zna odpowiedzi na takie pytanie.

      Rozumiem frustrację jaka narasta, kiedy się dochodzi do granicy zrozumienia. Ale jeśli dziś tłumaczymy Wszechświat za pomocą OTW, to to samo narzędzie nam jest bezużyteczne, jeśli chcemy zadać pytanie o "poza" Wszechświat.

      @majsterkong:

      1. Z tekstu wynika, że cały dzisiejszy wszechświat na początku był skupiony w tej małej przestrzeni. I nic od tamtego czasu nie przybyło i nie ubyło?

      No, przestrzeni to na pewno przyrosło.

      2. Jeśli mam rację w pierwszym pytaniu, to jak to można upakować w tak niewiarygodnie mały obszar? Jeśli dziś zasadniczo świat jest zbudowany z atomów, a kiedyś to wszystko było mniejsze niż proton no to jak to miało tam się upchać?

      Niewyobrażalne, prawda?

      3. Czy od tego rozszerzania próżnia we wszechświecie staje się jeszcze bardziej próżnią?

      I tak i nie. Ogólnie traktowana gęstość materii maleje, więc tak, próżnia jest coraz większą próżnią. Ale energia próżni wewnątrz Wszechświata nie musi maleć. Wedle pewnych badań, stała kosmologiczna będzie zapewniała stałą gęstość ciemnej energii.

      4. Jak ta cała rozszerzalność jest mierzona? Skoro są to takie małe odległości, a wszechświat taki duży, więc takie rozmiary jak niecałe jądro wodoru może być traktowane jako błąd pomiarowy (oczywiście z mojego punktu widzenia i nieznajomości technologii i metodologii pomiarów).

      Dlatego ta rozszerzalność jest mierzona na bardzo dużych odległościach. Na przykład między galaktykami.
      pokaż całość

    • więcej komentarzy (149)

  •  

    Wykład prof. Iwo Białynickiego-Biruli w czasie XVIII Festiwalu Nauki w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. Tematem jest mikrofalowe promieniowanie tła - pozostałość wysokoenergetycznego promieniowania z okresu po Wielkim Wybuchu, niosąca informacje o powstaniu zalążków dzisiejszych galaktyk.

    #nauka #fizyka #wielkiwybuch #astronomia #kosmos pokaż całość

    źródło: youtube.com

  •  
    e......l

    +7

    Teoria GUT zakłada istnienie zespołów pól zwanych polami Higgsa. Podstawą dla teorii inflacji jest specyficzny kształt skalarnego pola Higgsa. Na wykresie pola Higgsa tworzy się punkt, w którym Wszechświat był w stanie fałszywej próżni. W tym punkcie wartość pola Higgsa jest chwilowo najniższa i wytwarza się metastabilny stan, w wyniku rozpadu którego powstaje prawdziwa próżnia. W procesie kwantowego tunelowania wytwarza się ujemne ciśnienie, które powoduje, że gęstość nie zmienia się wraz z rozszerzaniem się przestrzeni. W efekcie tego, że Wszechświat wypełniała fałszywa próżnia, następowało gwałtowne rozprężanie. Ponieważ gęstość fałszywej próżni nie maleje wraz z rozszerzeniem, to nastąpił wykładniczy wzrost objętości Wszechświata.

    A chciałam tylko sprawdzić jakąś pierdołę. Też Wam się zdarza zanurkować bez opamiętania w wikipedii?

    #uczsiezwykopem #kosmos #wielkiwybuch #wikipedia
    pokaż całość

Ładuję kolejną stronę...

Archiwum tagów