Wielki Wybuch - początek naszego świata

Wielki Wybuch -  początek naszego świata

Nauka oferuje dziś najśmielszą metafizykę naszych czasów. Jest przy tym dziełem stworzonym wyłącznie przez człowieka. Daje wyraz naszej wierze, że jeśli tylko nie przestaniemy marzyć, dążyć do nowych odkryć, szukać wyjaśnień i znowu marzyć, wdzierając się za każdym razem śmiało w nowy, nie znany dotąd obszar badań, to otaczający nas świat stanie się w końcu bardziej zrozumiały i uda nam się uchwycić prawdziwą osobliwość Wszechświata. A wszystkie osobliwości okażą się ze sobą powiązane i utworzą sensowną całość.
Edward O. Wilson (entomolog), Konsiliencja. Jedność wiedzy

 

Patrząc nocą na rozgwieżdżone niebo niewielu ludzi zdaje sobie sprawę, że widzi je takie jakie było w przeszłości a nie takie jak jest teraz. Prędkość światła z naszego punktu widzenia jest ogromna (300tys.km/s), jest jednak skończona i musi upłynąć odpowiedni czas by światło odległych gwiazd dotarło do naszych oczu. W 2004 roku dzięki teleskopowi Hubble’a otrzymano niezwykłą fotografię. Przedstawiała ona zbiorowisko 10 tysięcy młodych galaktyk w chwili gdy wynurzały się z chaosu Wielkiego Wybuchu. Obliczono odległość do tych galaktyk i okazało się, że są oddalone od nas o 13 mld lat świetlnych co oznacza, że ich światło potrzebowało 13 mld lat by do nas dotrzeć. Wiek naszego Wszechświata wynosi 13,7 mld lat, czyli galaktyki te powstały około 500 mln lat po jego powstaniu. „Teleskop Hubblea przenosi nas na odległość rzutu kamieniem od samego Wielkiego Wybuchu” Massimo Stiavelli.

Albert Einstein tworząc ogólną teorię względności założył, że Wszechświat jest statyczny: czyli nie rozszerza się ani nie zapada. Teorię względności uprościł i rozwinął Aleksander Friedmann, który stwierdził jednak, że Wszechświat jest dynamiczny, izotropowy (wygląda tak samo, bez względu na to w jakim kierunku patrzymy z danego miejsca) i jednorodny (jest taki sam, bez względu na to gdzie się znajdujemy). Dzisiaj wiemy już, że Wszechświat rozszerza się z olbrzymią prędkością. Dowody na początek naszego świata dostarczyli trzej mało znani luminarze wiedzy: Edwin Hubble, Georg Gamow i Fred Hoyle.  

  1. Edwin Hubble urodził się w małym miasteczku w stanie Missouri w 1889 roku. Ojciec prawnik zachęcał syna aby wybrał drogę kariery prawniczej. Był też dobrze zapowiadającym się bokserem mającym przejść na zawodowstwo. Jednak młodego Hubble’a zafascynowały książki Juliusza Verne’a i zachwycały gwiazdy. Po raz pierwszy mierząc odległość do gwiazd zorientował się, że niektóre z nich leżą znacznie dalej niż stwierdzona wcześniej wielkość naszej Galaktyki. Wyciągnął stąd wniosek, że gwiazdy te należą do innych galaktyk, co wkrótce potwierdzili inni naukowcy. Dzięki temu odkryciu Wszechświat składający się do tej pory z jednej galaktyki rozszerzył się nagle do tysięcy, milionów a obecnie miliardów obserwowanych galaktyk.  Prowadząc obserwacje odkrywanych lawinowo galaktyk zauważył, że widmo światła tych obiektów przesunięte jest ku czerwieni, co oznacza zgodnie z odkrytym wcześniej (efektem Dopplera), że galaktyki oddalają się od nas i od siebie z olbrzymią prędkością. Co ciekawe im dalej znajdują się od nas, tym szybciej się oddalają. Okazało się jednak, że jest to złudzenie. To nie galaktyki się od nas oddalają lecz przestrzeń w której się znajdujemy jest rozciągana co powoduje taki właśnie efekt.  Hubble po raz pierwszy obliczył szybkość z jaką rozszerza się Wszechświat. Oczywiście nie były to jeszcze dokładne obliczenia. Dzisiaj dysponujemy satelitami, które robią to z dużo większą dokładnością np. satelita WMAP. Obecnie parametr określający szybkość rozszerzania się Wszechświata nazywany jest stałą Hubblea (H). Również umieszczony na orbicie w 1990 roku teleskop nazwano imieniem tego wielkiego odkrywcy.
  1. Georg Gamow –  urodził się w Odessie w Rosji. Zainteresował się nauką w młodości, gdy z cerkwi po nabożeństwie zabrał do domu kawałek chleba eucharystycznego. Zbadał go pod mikroskopem lecz nie wykrył żadnych różnic między chlebem eucharystycznym reprezentującym jakoby ciało Jezusa a zwykłym pieczywem. Pierwszy sukces Gamow odniósł w latach 20-tych XX wieku jeszcze w Związku Radzieckim. Po raz pierwszy wyjaśnił w jaki sposób dochodzi do rozpadu promieniotwórczego pierwiastków. Otóż wynika to z kwantowej teorii nieoznaczoności, w myśl której nie można znać jednocześnie dokładnego położenia i prędkości cząstki. Istnieje niewielkie prawdopodobieństwo, że może ona „tunelować”, czyli przedostać się przez barierę siły jądrowej utrzymującej jądro atomu w całości. Kolejnym sukcesem Gamowa było odkrycie reakcji jądrowych prowadzących do powstania najlżejszych pierwiastków takich jak wodór i hel. Dzięki temu wiemy, że Wszechświat składa się z 75% wodoru i 25% helu, resztę – śladowe ilości stanowią pozostałe pierwiastki. Głównym odkryciem Gamowa było tzw. „promieniowanie tła”. Wraz ze współpracownikami doszedł do wniosku, że po Wielkim Wybuchu we Wszechświecie musiało powstać „echo”, czyli szczątkowa ilość ciepła, która powinna być jednakowa we wszystkich kierunkach i wszechobecna. Obliczyli, że to promieniowanie powinno obecnie wynosić około 5 K. Jest to wartość tak mała, że nie udało się w latach 40-tych i 50-tych jej zmierzyć ze względu na niedoskonałość przyrządów. Dopiero w latach 70-tych A. Penzias i R. Wilson przez przypadek zaobserwowali promieniowanie tła i obliczyli jego wartość na 2,7 K, za co w 1978 roku otrzymali nagrodę Nobla.
  2. Fred Hoyle był od młodości wielkim buntownikiem. Buntował się przeciwko wszelkim autorytetom. W szkole wdał się w sprzeczkę z nauczycielką, która twierdziła, że pewien kwiat ma 5 płatków. Aby udowodnić, że się myli, Hoyle przyniósł na następną lekcję omawiany kwiat o sześciu płatkach. Za taką niesubordynację dostał od nauczycielki mocne uderzenie w lewe ucho na które później ogłuchł. Był też od początku wielkim przeciwnikiem teorii rozszerzającego się Wszechświata. Opowiadał się za teorią stanu stacjonarnego i czynił wielkie wysiłki aby tą teorię udowodnić. Jednak na przekór losu to właśnie jego określenie teorii ekspansji jako „Wielki Wybuch” tak się przyjęło wśród naukowców, że zostało powszechnie zaakceptowane i w 1949 roku przyjęto je jako nazwę teorii. Dzięki swoim obliczeniom doszedł do wniosku, że wszystkie pierwiastki oprócz tych najlżejszych powstały nie w Wielkim Wybuchu lecz we wnętrzu gorących jąder gwiazd w wyniku procesów nazywanych obecnie nukleosyntezą. Hoyle stworzył nawet program komputerowy, który pozwalał wyznaczyć względne obfitości pierwiastków spotykanych w naturze. Po tych odkryciach stał się wielkim orędownikiem teorii ekspansji Wszechświata. Dzięki jego pracy wiemy też, że najcięższe pierwiastki nie mogą powstać nawet w gorących jądrach gwiazd. Pierwiastki cięższe od żelaza powstają w wyniku eksplozji olbrzymich gwiazd tzw. supernowych. Dopiero potężna eksplozja gwiazdy supernowej dostarcza odpowiedniej ilości energii, która pozwoli na syntezę jąder pierwiastków takich jak złoto, srebro,  miedź czy uran. Temperatura takiej gwiazdy w momencie wybuchu sięga milionów stopni. Wiemy stąd, że nasze ciała powstały z gwiezdnego pyłu, który miliardy lat temu został wyrzucony z eksplodujących gwiazd w odległych zakątkach naszej Galaktyki.

MW

Źródła:

http://almukantarat.pl/wiedza/01wybuch/

http://odkrywcyplanet.pl/wielki-wybuch/

https://pl.wikipedia.org/wiki/Wielki_Wybuch

https://pl.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubble

http://przystaneknauka.us.edu.pl/artykul/edwin-hubble-i-jego-wklad-w-teorie-rozszerzajacego-sie-wszechswiata

http://www.edunauka.pl/fiz20hubble.php

https://pl.wikipedia.org/wiki/George_Gamow

http://biography.yourdictionary.com/george-gamow

http://bartkrawczyk.natemat.pl/196689,prawda-ostateczna-recenzja

https://pl.wikipedia.org/wiki/Fred_Hoyle

http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,6336

https://kierul.wordpress.com/2013/09/14/fred-hoyle-wzbudzone-jadro-wegla-i-mit-antropiczny-1953/

http://www.physicsoftheuniverse.com/scientists_hoyle.html

Michio Kaku  „Wszechświaty równoległe”. Powstanie Wszechświata, wyższe wymiary i przyszłość kosmosu.

Dodatkowe informacje