Velký třesk

V kosmologii, Teorie velkého třesku je nyní dominantní teorie o časném vývoji a proud tvarují vesmíru.

Extrapolovat minulost vesmíru zpět používat proud lékařská prohlídka modeluje vedení k gravitační výstřednosti, u kterého všechny vzdálenosti se stanou nulou a teploty a tlaky stanou se nekonečné. Co toto znamená je nejasný, a většina fyziků věří, že tento výsledek je způsobený naším omezeným chápáním práv fyziky s ohledem na tento druh situace, a zvláště, nedostatek teorie kvantové vážnosti.

Někteří lidé věří, že vědecká velká Bang teorie poskytne podporu k tradičním pohledům na vytvoření, například jak daný v Genesis, zatímco jiní dělají ne. Vztah mezi náboženstvím a teorií velkého třesku je projednán v článku.

Přehled

Založený na měřeních expanze vesmíru používat typ já jsem supernova, měření kusovosti vesmírného mikrovlnného pozadía měření funkce korelace galaxií, to je současně věřil, že velký třesk nastal 13.7 ± 0.2 miliarda roků dříve. Skutečnost, že tato tři oddělená měření úplně jiných věcí jsou všechna shodná spolu navzájem je považován za silný důkaz pro model.

Vesmír jak my víme, že to bylo zpočátku téměř jednotně naplněné energií a extrémně horký. Jak vzdálenosti ve vesmíru rychle rostly, teplota klesala, vést k vytvoření známý síly fyziky, elementární částice, a nakonec vodík a hélium atomy v procesu volal Nucleosynthesis velkého třesku.

V průběhu doby, lehce hustější oblasti téměř, ale ne docela, jednotně distribuovaná záležitost byla stmelena vážností do shluků, tvořících se oblaků plynu, hvězd, galaxiía jiných astronomických struktur viděný dnes. Detaily jak proces formace galaxie nastal závisí na druhu záležitosti ve vesmíru a třech soupeřících obrazech jak toto nastalo být známý jako chladná tmavá záležitost, horká tmavá záležitosta baryonic záležitost. Tyto tři modely byly testované přes modelování na počítačích a pozorování galaktických korelačních funkcí.

To je v současnosti neznámo zda výstřednost spacetime popsala nahoře je fyzická realita nebo jen matematické vyvozování obecné relativnosti za jeho limity použitelnosti. Řešení této otázky musí čekat, než zatvrzelá teorie kvantové vážnosti je dostupná.

Obecně relativnost, jeden obvykle mluví o spacetime a moci ne čistě oddělit prostor od času. V teorii velkého třesku, tato obtíž nevyvstává; Weyl postulát je převzat a čas může být jednoznačně změřen na nějakém místě jako “čas od velkého třesku”.

Velký třesk nebyl exploze pohybování záležitosti vnější vyplnit prázdný vesmír. Místo toho, to zahrnovalo rychlý růst vesmíru sám. Protože toto, vzdálenost (ve smyslu pro comoving vzdálenost) mezitím daleko odstranila zvýšení galaxií rychleji než rychlost světla. Toto neporuší zákony relativnosti speciality, teorie který je fyzicky platný jen jako místní teorie. To říká, kromě jiného, ta záležitost a informace nemohou cestovat přes prostor rychleji než rychlost světla a to je empiricky neplatné pro globální prostoročas pojetí (protože to ignoruje vážnost).

Minulost teorie

V 1927, belgický kněz Georges Lemaître byl první navrhovat že vesmír začal explozí “pravěkého atomu”. Dříve, v 1918, Strasbourg astronom Wirtz měřil systematický redshift jistý”mlhoviny”, a volal toto K-oprava, ale on wasn't vědomý kosmologických implikací, ani že předpokládané mlhoviny byly vlastně galaxie venku naše vlastnit Mléčnou dráhu.

Einstein teorie obecné relativnosti vyvíjela se během této doby měl výsledek že vesmír nemohl zůstat statickou elektřinou, výsledek to on sám zvážil to špatně, a který on pokoušel se stanovit tím, že přidá kosmologickou konstantu který neodstranil problém. Platit obecná relativnost ke kosmologii byla dělána Alexander Friedman jehož rovnice popíšou Friedman-Robertson-Walker vesmír.

Ve třicátých létech, Edwin Hubble našel experimentální důkaz pomoci ospravedlnit Lemaître teorii. Znovu používání redshift měření, Hubble určoval, že vzdálené galaxie ustupují v každém směru u rychlostí (příbuzných se Zemí) přímo úměrný jejich vzdálenosti, fakt nyní známý jako Hubbleovo právo.

Protože galaxie ustupovaly, toto navrhlo dvě možnosti. Jeden, navrhoval George Gamow, byl že vesmír zahájil konečný věk v minulosti a expandoval někdy protože. Jiný byl Fred Hoyle' s model ustáleného stavu ve kterém nová skutečnost by byla vytvořená, zatímco galaxie se vzdálily od sebe navzájem a že vesmír u jednoho bodu včas by díval se hrubě jako nějaký jiný bod včas. Pro množství roků podpora pro tyto dvě nepřátelské teorie byla rovnoměrně rozdělena.

V plynoucím období nicméně, celý pozorovací důkaz se shromažďoval poskytoval ohromující podporu pro teorii velkého třesku, a protože střední -šedesátá léta to bylo považováno za nejlepší dostupnou teorii původu a evoluce vesmíru a doslova celá teoretická práce v kosmologii zahrnuje rozšíření a refinements k základnímu velkému třesku teorie. Hodně z proudu práce v kosmologii zahrnuje pochopení jak galaxie se tvoří uvnitř souvislosti s velkým třeskem, rozumět, že co se stalo u velkého třesku, a usmiřovat pozorování se základní teorií.

Přes dekády číslo slabosti byly poznané v teorii velkého třesku, ale tito mají tak daleko všichni been adresovaný rozšířeními a refinements takový jako vesmírná inflace. Jak 2003, nejsou tam žádné slabosti v teorii velkého třesku který být pokládaný jak fatální nejvíce nebo vyrovnat velkou menšinu cosmologists. Nicméně, tam zůstat malá množství koho ještě podporují nestandardní kosmologie ve kterém velký třesk je zvažován nesprávný.

Viz též: Časová osa velkého třesku

Podpůrný důkaz

Redshift galaxií

Tím, že analyzuje světlo ze vzdálených galaxií, jeden poznamená, že tvar světla je škála je velmi podobná, ale celá škála je posunuta k delším vlnovým délkám pro více vzdálené galaxie. Toto navrhne, že galaxie se vzdálí od nás, končit účinkem podobným Doppler účinku volal redshift.

Radiace na pozadí

(Nyní) hlavní aspekt hypotézy velkého třesku byl předpověď v čtyřicátých létech vesmírného mikrovlnného záření na pozadí nebo CMBR. Teorie navrhovala to, jako všichni hmota/energie vesmíru se vynořili z pravěké exploze, počáteční hustota vesmíru byla neuvěřitelně vysoká a od této doby teplota vesmíru musí byli extrémně horcí (jak záležitost se rozpálí když stlačený k vyšší hustotě). Počáteční teplota vesmíru byla tak vysoko ta záležitost (jak my známe to) mohl ne existovat, jako podatomové částice odkázaný byli příliš energičtí k nahromadění do atomů.

Nicméně, jak vesmír byl rozšiřující se to by také mělo se ochladil. Jak teplota vesmíru klesala, záležitost mohla tvořit se od pravěké plazmy. Teorie předpovídala, že u nějakého stádia (současně předpokládal, že je kolem 500,000 roků po začátku), tato plazma by se rozptýlila dostatečně dovolit fotony být soubor osvobozený od přitažlivosti jiné záležitosti a cestování přes stále rozhánění sáhne prostoru. Proces, který produkoval tento poryv volné energie je známý jako rozpojení fotonu.

Založený na tomto předpokladu, teorie předpovídala, že tento silný výbuch radiace by měl nechali některé stopy ve vesmíru, a by měl množství vlastností. Nezbytně to říká, že jak vesmír byl extrémně horký na jednom místě, to by mělo ještě být malý kousek teplý dokonce dnes, a vypočítavosti předpovídaly zbytkovou teplotu o 3 Kelvin (3 míry Celsius nad absolutní nulou). Dále, jak radiace byla produkována současně, stopy toho by měly být jednotné nebo isotropic. Další předpověď byla že jako tito fotony jsou podřízené expanzi prostoru, jejich vlnové délky odkázaný byli “rozprostření” nebo červený-se posunul. Kritická další předpověď bylo to další pryč jeden se dívá, žhavější vesmír by měl vypadat, že je (jak dívat se dále pryč odpovídá dívat se zpět včas), a na nějakém extrémně vzdáleném místě radiace ve vesmíru by měla být tak tlustá jak stát se neprůhledný.

V době oni byli děláni, předpovědi teorie velkého třesku pozorovat CMBR byl velmi ignorován, prostě protože oni zůstali unverifiable náležití k nedostatečné technologii pro skoro 20 roků.

Nicméně, v 1964, Arno Penzias a Robert Wilson řídil sérii diagnostických pozorování používání nový mikrovlnný přijímač vlastněný Bell laboratořemi (který byl určen pro normální telefonní kontakt) a náhodně objevil pozadí kosmického záření radiace původně předpovídala Gamow. Toto pozorování bylo později potvrzeno Peebles skupinou u Princeton univerzity, kdo byl sám snažit se postavit mikrovlnnou troubu anténa s rubínový maser objevit CMBR když Penzias a Wilson “přeběhl” to. To nebylo až do Penzias a Wilson se poradil se skupinou Peeblese že oni rozuměli čemu to bylo oni objevili. Penzias a Wilson zveřejnil jejich poznatky společně se skupinou Peeblese v Astrophysical žurnál.

Jejich objev poskytoval značné potvrzení téměř každé stránky CMBR předpovědí, a ohromně houpal rovnováhou názoru v prospěch hypotézy velkého třesku. Penzias a Wilson získal Nobelovu cenu pro tento objev.

V 1989, NASA vypustil vesmírný zadní průzkumný satelit (COBE), a výchozí poznatky (vydané v roce 1990) byly slučitelné s velkým třeskem předpovědi teorie pozorovat CMBR, nacházet místní zbytkovou teplotu 2.726 K, určovat, že CMBR byl obecně isotropic, a potvrzovat “opar” účinek jako vzdálenost rostl. Během devadesátých lét, CMBR data byla studována dále vidět jestliže malé anisotropies předpovídané velkým třeskem by byly pozorované. Oni byli nalezení v pozdních devadesátých létech. V brzy 2003 výsledky Wilkenson mikrovlnné trouby Anisotropy satelit (WMAP) byl analyzován dávat nejpřesnější kosmologické hodnoty, které my máme doposud. Tento satelit také vyvrátil několik specifických inflačních modelů, ale výsledky byly slučitelné s teorií inflace obecně.

Hojnost pravěkých elementů

Používat model velkého třesku to je možné vypočítat koncentraci hélia 4, hélium 3, deuterium a lithium 7 ve vesmíru. Všechny abundances závisí na jediném parametru, poměr fotonů k baryons. Měření pravěkého abundances pro všechny čtyři izotopy jsou shodné s unikátní hodnotou toho parametru (vidět nucleosynthesis velkého třesku.) teorie ustáleného stavu nedokážou odpovídat za hojnost deuterium ve vesmíru, protože deuterium snadno podstoupí jadernou fázi ve hvězdách a nejsou tam žádné známé astrophysical procesy jiný než velký třesk sám to může produkovat to ve velkých množstvích. Od této doby fakt, který deuterium není unikátní součást vesmíru navrhne, že vesmír má konečný věk.

Distribuce quasars

Quasars je předpovídán jen být možný v časných stádiích dynamického kosmu teorií velkého třesku, a pozorovací důkaz podporuje toto, zatímco populace quasar stanou se hustější další pryč jeden se dívá. (více potřeboval)

Olbers paradox

Jeden kus důkazu pro model velkého třesku je že to vyřeší Olbers paradox proč obloha je černá v noci.

Slabosti a kritiky teorie velkého třesku

Jedna slabost teorie velkého třesku je zřejmá otázka jak velký třesk nastal. Obtíž zodpovědění této otázky obcuje s nepřítomností teorie kvantové vážnosti. Jak jeden se vrátí v čase, teplotě a zvýšení tlaků k věci kde fyzikální zákony řídit chování záležitosti být neznámo. To je doufal, že jak my rozumíme těmto zákonům, že my budeme lépe být schopná k odpovědi otázka čeho se stala “předtím” velký třesk.

Tmavá záležitost

Během sedmdesátých lét, pozorování byla dělal to - předpokládat, že všichni záležitosti uvnitř vesmír mohl být viděn - plodil problémy pro teorii velkého třesku, jak to vypadalo, že podceňuje množství deuterium ve vesmíru a vede k vesmíru, který byl hodně více “hrudkovitý” než pozoroval to. Tyto problémy jsou rozděleny jestliže jeden předpokládá, že většina z záležitosti ve vesmíru není viditelná a tento předpoklad vypadá, že je shodný s pozorováními, která navrhnou to hodně vesmíru sestává z tmavé záležitosti.

Skutečnosti, že tmavá záležitost má na velkém třesku vypočítavosti obecně nezávisí na popsaných vlastnostech tmavé záležitosti. Hlavní vlastnost tmavé záležitosti, která ovlivňuje kosmologii je zda tmavá záležitost sestává z částeček, které jsou těžké a od této doby jsou dojemné pomalu, proto vytvářet chladnou tmavou záležitost, nebo zda to sestává z částeček být být lehký a od této doby být dojemný rychle, proto vytvářet horkou tmavou záležitost, nebo zda tmavá záležitost sestává z obyčejné záležitosti, která je baryonic záležitost.

Proton-antiproton nerovnováha

být psán

Věk vesmíru a hodnot omegy, Hubble konstanta

být psán

Budoucnost shodovat se k teorii velkého třesku

Celá záležitost ve vesmíru je gravitationally přitahovaná k jiné záležitosti, která je uvnitř pozorovatelného obzoru (definovaného věkem vesmíru). Toto by mělo způsobit expanzi rychlost vesmíru zpomalit krok v průběhu doby. Přesně jak hodně záležitost existuje na nějaký daný objem, absolutní k jak velký obzor je a jak rychle vesmír je nyní rozhánění může vést k jednomu z tří scénářů:

Velké křupnutí

Jestliže přitažlivost celé záležitosti v pozorovatelném obzoru je vysoká dost, pak to mohlo zastavit rozvoj vesmíru, a pak obrátit to. Vesmír by pak se zkrátil, v o stejném čase jak expanze brala. Nakonec, celá záležitost a energie by byli stlačení zpět do gravitační výstřednosti. To je nemožné se zeptat co by se stalo po tomto, zatímco čas by se zastavil v této výstřednosti také.

Velký mráz

Jestliže přitažlivost celé záležitosti v pozorovatelném obzoru je nízká dost, pak expanze nikdy se zastaví. Jak záležitost se rozptýlí do někdy větší a větší hlasitosti, nový vznik hvězdy by klesal. Průměrná teplota vesmíru by asymptotically přístup absolutní nulaa vesmír by stali se velmi ještě a klidný. Nakonec, celá protony by se rozkládaly, černé díry by se vypařovaly a vesmír by sestával z rozptýlených podatomových částic. Velký mráz je také známý jak smrt tepla vesmíru.

Rovnováha

Jestliže přitažlivost celé záležitosti v pozorovatelném obzoru je spravedlivé právo, pak expanze vesmíru bude asymptotically nulu přístupu. Teplota vesmíru odkázané asymptotically se blíží k hodnotě stáje mírně nad absolutní nulou. Entropie zvýšení a konec by vyplývali (s protony se rozkládat) by byl podobný velkému mrazu.

Nedávná pozorování

Jeden extrémně záhadný nedávný objev přijde z pozorování psát já jsem supernovae který dovolit jednoho lépe vypočítat vzdálenost k galaxiím, od pozorování vesmírného mikrovlnného pozadí, od gravitačního lensing, a od použití velkých délkových zmenšených statistik distribucí galaxií a quasars jako standardní pravítka pro měření vzdáleností. To vypadá, že expanze vesmíru se zrychluje, pozorování které astrophysicists současně pokusí se rozumět (viz vesmír zrychlování). Nyní zvýhodňovaný přístup má reintroduce non-vynulovat kosmologickou konstantu do Einstein rovnic obecné relativnosti, a nastavit numerickou hodnotu té konstanty k zápasu poznamenalo zrychlení. Toto je podobné k předpokládat zapuzovat “tmavou energii” také volal kvintesenci.

Viz též konečný osud vesmíru.

Teorie velkého třesku a náboženství

Když teorie velkého třesku byla původně navrhována, to bylo odmítnuto většinou vědci a nadšeně obsahoval Papežem, protože to vypadalo, že ukáže na událost vytvoření. Zatímco většina nowadays vědců si prohlíží teorii velkého třesku jako nejlepší vysvětlení dostupných důkazů a Katolická církev ještě přijímá to, nějaký konzervativec Křesťané (obvykle Fundamentalisté) oponovat to protože věk vesmíru je daleko vyšší než jeden počítal od doslovné četby knihy Genesis v Bibli. Mnoho cest bylo chystal se smířit se dva včetně popírat fundamentalistu číst Genesis nebo popírat správnost věku vesmíru.

Jeden způsob, jak pokoušet se smířit dva věky je tím, že se dohaduje o tom slovo den jak použitý v Genesis neodpovídá stejnému intervalu času jako našich 24 hodin: to by mělo být si všiml toho dne, v Aramaic, znamená “pauzu” nebo “časové období.” ve skutečnosti, dokonce trvání slunečního dne mění se včas. Četba Genesis 1:14 také signalizuje to tam bylo žádné “dny”, zatímco my známe je až do dne čtyři, když světla v obloze byla vytvořena dát nám den a noc.

Jeden autor, který věří tomu smíření je možný je Gerald Schroeder: on prohlašuje, že jeho výpočty potvrdí relativistic korespondenci mezi uměřeným věkem vesmíru a šest dnů vytvoření popsalo v Genesis.

Viz též: Odhady datumu vytvoření - creationism - mýty vytvoření