Jdi na obsah
Jdi na menu
Počátky a budoucnost
9. 11. 2008
Velký třesk
Velký třesk (anglicky Big Bang) je vědecká kosmologická teorie, která popisuje raný vývoj a tvar Vesmíru. Hlavní mylenkou je, e obecná teorie relativity můe být zkombinovaná s pozorováními galaxií vzdalujících se od sebe, z čeho se dá odvodit stav Vesmíru v minulosti, ale i v budoucnosti. Přirozeným důsledkem Velkého třesku je, e Vesmír měl v minulosti vyí teplotu a hustotu. Termín Velký třesk se v uím smyslu pouívá pro označení časového bodu, kdy začalo pozorované rozpínaní Vesmíru, v irím smyslu na označení převládajícího kosmologického paradigmatu, vysvětlujícího vznik a vývoj Vesmíru. Termín Velký třesk poprvé pouil Fred Hoyle
v roku 1949 během programu rozhlasové stanice BBC s názvem Podstata věcí (anglicky The Nature of Things); text byl vydaný roku 1950. Hoyle tuto teorii nepodporoval a plánoval se jí vysmát. Jedním z důsledků Velkého třesku je, e podmínky dneního Vesmíru jsou odliné od podmínek v minulosti nebo v budoucnosti. Na základě tohoto modelu mohl George Gamow
v roce 1948 předpovědět reliktní záření, které bylo roku 1960 nakonec i objeveno a poslouilo jako důkaz potvrzující správnost teorie Velkého třesku, vyvracující tak teorii stacionárního Vesmíru. Podle současných fyzikálních modelů byl Vesmír před 13,7 miliardami lety ve formě tzv. počáteční singularity (která měla některé společné rysy i se singularitou gravitační), v které byla měření času a délky bezpředmětná a teplota spolu s tlakem byly nekonečné. Protoe zatím neexistují ádné modely systémů s takovýmito charakteristikami, speciálně ádná teorie kvantové gravitace, zůstává toto období historie Vesmíru nevyřeeným fyzikálním problémem. Na základě měření rozpínání Vesmíru pomocí supernov typu Ia, měření vlastností kosmického mikrovlnného pozadí a měření korelačních funkcí galaxií, je stáří Vesmíru 13,7 ą 0,2 miliardy roků. Skutečnost, e se tato tři nezávislá měření shodují, je povaovana za silný důkaz pro takzvaný Lambda-CDM model, který detailně popisuje podstatu součástí Vesmíru. Raný Vesmír byl homogenní a izotropně vyplněný vysokou energetickou hustotou. Přiblině 10-35 sekund po Planckově času se Vesmír exponenciálně zvětil během období nazývaného kosmická inflace. Kdy se pak inflace zastavila, hmotné součásti Vesmíru byly ve formě kvark-gluonového plazmatu, v kterém se vechny částice relativisticky pohybovaly. S růstem Vesmíru klesala jeho teplota. Při určité teplotě se začaly vázat kvarky a gluony, a tak tvořit baryonová hmota. Díky fyzikálním nesymetriím se vytvořilo o něco více hmoty, ne antihmoty. Hmota a antihmota povětinou rekombinovala, a dnes tak pozorujeme jen ten malý zbytek hmoty, který u zrekombinovat nemohl. Jak se Vesmír dál zvětoval, jeho teplota dále klesala, co vedlo k dalím procesům naruujícím symetrie, které se začaly projevovat jako známé interakce a elementární částice. Ty brzo umonily vznik atomů vodíku a helia. Tento proces se nazývá nukleosyntéza Velkého třesku. Vesmír se dále ochlazoval, hmota se přestala pohybovat relativisticky a její vlastní hmotnost začala gravitačně dominovat nad energií záření. Asi po 100 000 letech se záření oddělilo od hmoty. Vesmír se tak stal pro záření průhledný. Záření z této doby se tak zachovalo a do dneka a můeme ho dnes pozorovat jako reliktní záření. Časem se začaly o troku hustějí oblasti v téměř homogenním Vesmíru díky gravitaci jetě více zahuovat. Vytvořily se tak oblaka plynu, galaxie, hvězdy a ostatní kosmické smetí, které dnes můeme pozorovat. Detaily tohoto procesu závisí na mnoství a typu hmoty ve Vesmíru. Tři moné typy jsou známé jako studená temná hmota, horká temná hmota a baryonická hmota. Nejlepí dostupné měřaní (ze sondy WMAP) ukazují, e dominantním typem hmoty ve Vesmíru je studená temná hmota. Ostatní dva typy hmoty představují méně ne 20 % vekeré hmoty ve Vesmíru. Zdá sa, e dnenímu Vesmíru dominuje záhadná forma energie známá jako temná energia. Přiblině 70 % celkové energie dneního Vesmíru je v této formě. Tato temná energie má schopnost způsobovat změnu rozpínaní Vesmíru z lineární závislosti rychlost vzdálenost, čím způsobuje, e se časoprostor na velkých vzdálenostech rozpíná rychleji ne se očekávalo. Temná energia nabírá podobu termínu kosmologické konstanty v Einsteinových rovnicích pole v obecné teorii relativity, avak podrobnosti její stavové rovnice a také vztahu se standardním modelem částicové fyziky se stále zkoumají jak z teoretické roviny, tak i pozorováními. Vechna tato pozorování jsou obsaena v kosmologickém Lambda-CDM modelu, který je matematickým modelem Velkého třesku se esti volnými parametry. Záhady se objevují, kdy se přibliujeme k počátku času a Vesmíru vůbec. Pro prvních 10-33 s, tedy pro dobu před velkým sjednocením sil, nemáme ádnou smysluplnou teorii. Einsteinova teorie předpovídá singularitu s nekonečnými hustotami. Pro jejich odstranění bychom potřebovali kvantovou gravitaci. Pochopení dějů v této době je jedním z největíích nevyřeených problémů moderní fyziky.
Budoucnost vesmíru
Před tím, ne byly pozorované účinky temné energie, kosmologové zvaovali dva moné scénáře budoucnosti Vesmíru. Pokud bude hustota hmoty Vesmíru nad kritickou hustotou, dosáhne Vesmír maximální velikost a začne se zase hroutit. Stane se zase hustějím a teplejím a skončí v podobném stavu, jako ve kterém byl na začátku Velkým křachem. Na druhou stranu, pokud hustota Vesmír je pod kritickou hodnotou nebo se jí rovná, rozpínání se časem zpomalí, ale nikdy nezastaví. Jak by klesala hustota Vesmíru, vytváření hvězd by ustávalo. Průměrná teplota Vesmíru by se asymptoticky blíila k absolutní nule. Černé díry by se vypařily. Entropie Vesmíru by nabyla takové hodnoty, e by z ní ní nebylo mono získat ádnou organizovanou formu energie. Tomuto konci se říká tepelná smrt. Navíc, pokud se rozpadá proton, pak zmizí i vechen vodík, dominantní forma baryonické hmoty v dnením Vesmíru a zbude jen záření. Nejnovějí pozorování zrychleného rozpínání vedou k závěru, e více a více z nám teď viditelného Vesmíru se dostane za ná horizont událostí a tedy mimo ná dosah. Výsledek zrychleného rozpínání není znám. Takzvaný Lambda-CDM model Vesmíru, který obsahuje temnou energii ve formě kosmologické konstanty, předpovídá, e pospolu zůstanou jen gravitačně vázané systémy, jako jsou třeba galaxie, které nakonec skončí tepelnou smrtí, jak se Vesmír bude ochlazovat a rozpínat. Jiná vysvětlení temné energie, takzvané teorie fantómové energie předpokládají, e se pohromadě neudrí ani kupy galaxií a případně galaxie a roztrhají se na části ve stále zrychlujícím se rozpínání končícím takzvaným Velkým rozerváním. Poslední měření sondy WMAP ale tuto variantu konce prakticky vylučují.
Archiv
Kalendář
<< |
leden / 2023 |
>> |
How to service Google
(DavidIllug, 13. 1. 2023 3:20)