Big Bang

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Cosmologie fizică
Galaxies of the Infrared Sky .jpg
Subiecte legate

Portal:Astronomie

Big Bang-ul (engl. Big Bang, marea explozie) este modelul cosmologic care explică condițiile inițiale și dezvoltarea ulterioară a Universului. Acest model este susținut de explicațiile cele mai complete și corecte din punct de vedere științific. Termenul de Big Bang, în general, se referă la ideea că Universul s-a extins de la o singularitate primordială fierbinte și densă acum aproximativ 13 miliarde de ani.

„Teoria Big Bang” este modelul care explică apariția materiei, energiei, spațiului și timpului, altfel spus a existenței Universului. Această teorie încearcă să explice de ce universul se extinde permanent încă de la apariția sa, și de ce pare a fi uniform în toate direcțiile.

Teorii despre producerea Big Bangului; suportul științific[modificare | modificare sursă]

Astronomul american Edwin Hubble a descris Universul ca fiind în continuă extindere, dând cosmologilor "o temă pentru acasă". El pornește de la ideea că la începuturi, cu circa 13,7 miliarde de ani în urmă, Universul încă nu exista. Ceea ce a existat a fost doar un punct de o natură cu totul specială, o așa-numită singularitate, ceva fără dimensiuni dar cu o energie infinită. La momentul "zero" acest punct a ieșit din starea lui de singularitate (încă nu se știe din ce cauză) și și-a manifestat uriașa energie printr-o inimaginabilă explozie, Big Bang-ul, care mai continuă și în ziua de azi. În anul 1940 fizicianul ruso-american George Gamow și asistenții săi Ralph Alpher și Robert Herman au lansat ideea de explozie incandescentă de materie și energie de la începuturile Universului. Numele teoriei "Big Bang" a fost dat de astronomul englez Fred Hoyle în 1950.

Există trei indicii majore pentru veridicitatea teoriei Big Bangului:

  • Vârsta celor mai bătrâne stele este de 12-13,2 [1] miliarde de ani, adică ea corespunde parțial cu vechimea Universului.
  • Analiza luminii emise de galaxii indică faptul că obiectele galactice se îndepărtează unele de altele cu o viteză cu atât mai mare, cu cât sunt mai îndepărtate de Pământ, ceea ce sugerează că galaxiile erau altădată adunate într-o regiune unică a spațiului;
  • În ziua de azi, în toate regiunile Universului există o radiație de fond ("radiație cosmică") foarte slabă, un fel de fosilă, rămășiță de pe urma torentelor de căldură și lumină din primele clipe ale Universului.
  • În radiația cosmică de fond a fost detectat un model care confirmă existența undelor gravitaționale asociate inflației cosmice, momentul de expansiune rapidă a Universului.

Limitele cunoașterii momentelor de început ale Big Bangului[modificare | modificare sursă]

Astrofizicienii nu pot (încă) explica apariția universului la secunda "zero" (momentul inițial). Ei iau ca punct de plecare momentul 10−43 secunde după explozia originară (Big Bang). La această "vârstă fragedă" tot universul vizibil era conținut într-o sferă de mărime infimă, subnucleară, de numai 10−33 centimetri diametru (nucleul unui atom are ordinul de mărime de 10−13 centimetri). Temperatura la acel stadiu era însă inimaginabil de mare, de ordinul a 1032 grade.

Teoria nu este aplicabila mai devreme de momentul "zero" + 10−43 secunde; pentru că se izbeste de „zidul Planck” (știința este încă incapabilă să explice comportamentul atomilor în condițiile în care forța de gravitație devine extremă, așa cum era cazul în universul de 10−33 centimetri). „Zidul Planck” reprezintă de fapt existența limitelor minime fizice ale obiectelor; una din barierele fizice este „quantumul de acțiune” sau așa-numita "Constantă a lui Planck" = 6,62 10−34 Joule secundă, care reprezintă cea mai mică dintre cantitățile de energie existente în lumea noastră fizică, adică limita divizibilității spectrale și, prin aceasta, limita extremă a oricărei divizibilități. Prin analogie există o „lungime ultimă” numită și „Lungimea lui Planck”, precum și „Timpul lui Planck”, care este cea mai mică unitate de timp posibilă teoretic.

Cercetări fizico–matematice privind începutul Big Bangului și cauzele exploziei inițiale[modificare | modificare sursă]

Ilustraţie a Big Bangului

Există fizicieni și matematicieni care, pe baza calculelor matematice, caută să găsească explicații asupra momentului zero al exploziei inițiale - Big Bang. Astfel:

  • Teoria / fizica cuantică a permis unor cercetători fizicieni să emită o serie de teorii referitoare la cauza care a determinat Big Bangul. Demonstrațiile făcute în cadrul și pe baza teoriei fizicii cuantice, conform cărora o particulă elementară poate fi detectată în două locuri în același timp (de unde și concluzia că particula este într-o permanentă vibrație), au generat ideea că spațiul și timpul sunt abstracțiuni, iluzii ale gândirii omului.
  • Există și teoria "supragravitației", bazată pe faptul că forța gravitațională este mult prea slabă în raport cu forța electromagnetică sau cu alte forțe (deși în Univers ea se manifestă ca o forță deosebit de mare și atotcuprinzătoare). Aceasta a postulat că gravitația se scurge într-un "univers paralel" și că forța gravitațională ce rămâne în universul nostru este mult diminuată.

Ambele teorii au condus la dezvoltarea „teoriei membranelor” sau Teoria M și au permis concluzia că în lumea reală trebuie să fie mult mai multe dimensiuni decât cele trei din universul nostru, și că deci există mai multe universuri.

Într-un laborator din SUA s-a reprodus într-o experiență, pentru o milionime de secundă (10−7 secunde), modul cum ar fi fost starea materiei imediat după Big Bang. Ideea este că Big Bangul a făcut să explodeze punctul ce conținea o enormă cantitate de energie și care, datorită condițiilor, a început să se transforme în materie – „supa primordială” care nici teoretic nu poate fi bine definită. Materia rezultată imediat după Big Bang (supa primordială) a fost denumită plasma; experimentul în care s-a obținut această plasmă a constat într-un bombardament de particule de aur greu și de deuteriu (izotop al hidrogenului) [BBC- emisiune din 28.06.2003 ora 8:15 - www.bbc.ro].

Consecințele Big Bang-ului[modificare | modificare sursă]

Gamow și studenții săi au ajuns la concluzia că unele elemente chimice din universul de azi provin din primele timpuri ale formării acestuia. Unele radiații se presupune că datează din perioada Big Bangului și încă mai circulă prin univers. S-a mai descoperit că cele mai ușoare elemente, ca hidrogenul, deuteriul și heliul, au fost primele elemente în univers, iar celelalte elemente mai grele s-au format ulterior. Cercetătorii susțin că elementele mai grele decât heliul și mai ușoare decât fierul s-au format în procesul nuclear în stele, iar elementele mai grele decât fierul s-au format în urma exploziilor supernovelor.

Originea radiației cosmice de fond[modificare | modificare sursă]

Vezi articolele Radiație cosmică și Radiația cosmică de fond.

Expansiunea și contracția universului[modificare | modificare sursă]

Două scenarii posibile au fost propuse pentru a descrie viitorul Universului: Astfel, în prima variantă, Universul are un început la singularitate, urmat de o fază de expansiune; dacă masa galaxiilor depășește un anumit prag, așa-numita masă critică, forța de gravitație va putea depăși inerția initială și va duce în cele din urmă la încetinirea expansiunii, apoi galaxiile vor începe să se miște una spre cealaltă, Universul sfârșind printr-o contracție într-o altă singularitatea, eveniment numit Big Crunch (marea contracție). Cealaltă posibilitate era ca masa materiei din Univers să nu ajungă la valoarea necesară pentru a invinge viteza inițială, în care caz expansiunea ar continua la infinit, intr-o rată tot mai lentă, dar care nu va ajunge niciodată la zero.

Totuși, observații recente[2] indică că Universul posedă o rată de expansiune în continuă accelerație - altfel spus, se extinde din ce in ce mai repede. Explicația pare a fi prezența unei forme de energie ( "energia neagră" ) care nu a fost luată în calcul pana atunci.

Din punct de vedere religios[modificare | modificare sursă]

Big Bang-ul este compatibil cu crearea lumii din nimic[3], idee susținută de creștinism începând cu secolul al II-lea d.Hr. și adoptată de iudaism.[4] Fizicienii atei s-au opus inițial din acest motiv adoptării teoriei.[5]

Big Bang-ul a fost propus ca ipoteză de preotul catolic Georges Lemaître. În 1951, Papa Pius al XII-lea a declarat că teoria lui Lemaître's validează științific catolicismul. Totuși, Lemaître s-a opus acestei proclamații, afirmând că teoria este neutră și că nu este nici legătură și nici contradicție între religie și teoria sa.[6][7] Când Lemaître și Daniel O'Connell, consilierul științific al Papei, l-au sfătuit pe Papă să nu mai menționeze cosmogonia în public, el a fost de acord.[8] Deși era catolic convins, autorul teoriei era contra amestecării științei cu religia,[9] deși și el credea că cele două domenii ale experienței umane nu se aflau în conflict.[10]

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • Hubert Reeves, Răbdare în azur; evoluția cosmică, Editura Humanitas, București, 1993.

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ A galactic fossil: Star is found to be 13.2 billion years old
  2. ^ BREAKTHROUGH OF THE YEAR:ASTRONOMY: Cosmic Motion Revealed - Glanz 282 (5397): 2156 - Science
  3. ^ Howson, Colin (28 iulie 2011). Objecting to God. Cambridge University Press. p. 92. ISBN 9781139498562. „Nor is the agreement conincidental, according to a substantial constituency of religious apologists, who regard the inflationary Big Bang model as direct evidence for God. John Lennox, a mathematician at the University of Oxford, tells us that 'even if the non-believers don't like it, the Big Bang fits in exactly with the Christan narrative of creation'. ... William Lane Craig is another who claims that the Biblical account is corroborated by Big Bang cosmology. Lane Craig also claims that there is a prior proof that there is a God who created this universe.” 
  4. ^ May, Gerhard (2004). Creatio ex nihilo [Creation from nothing]. Continuum International. p. xii. ISBN 978-0-567-08356-2. http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=LoS05gQUDhEC. Accesat la 23 noiembrie 2009. „If we look into the early Christian sources, it becomes apparent that the thesis of creatio ex nihilo in its full and proper sense, as an ontological statement, only appeared when it was intended, in opposition to the idea of world-formation from unoriginate matter, to give expression to the omnipotence, freedom and uniqueness of God.” 
  5. ^ Kragh, Helge. Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe. Princeton University Press. 1999. pg 259. 'The atheist Bonnor rejected big-bang theory for largely the same reasons as Hoyle did; among these, that it lent support to divine creation. "The underlying motive is, of course, to bring in God as creator," Bonnor stated.'
  6. ^ Peter T. Landsberg (1999). Seeking Ultimates: An Intuitive Guide to Physics, Second Edition. CRC Press. p. 236. ISBN 9780750306577. „Indeed the attempt in 1951 by Pope Pius XII to look forward to a time when creation would be established by science, was resented by several physicists, notably by George Gamow and even George Lemaitre, a member of the Pontifical Academy.” 
  7. ^ Steven Soter and Neil deGrasse Tyson (2000). „Georges Lemaître, Father of the Big Bang”. COSMIC HORIZONS: ASTRONOMY AT THE CUTTING EDGE. American Museum of Natural History. http://www.amnh.org/education/resources/rfl/web/essaybooks/cosmic/p_lemaitre.html. Accesat la 13 aprilie 2013. „It is tempting to think that Lemaître’s deeply-held religious beliefs might have led him to the notion of a beginning of time. After all, the Judeo-Christian tradition had propagated a similar idea for millennia. Yet Lemaître clearly insisted that there was neither a connection nor a conflict between his religion and his science. Rather he kept them entirely separate, treating them as different, parallel interpretations of the world, both of which he believed with personal conviction. Indeed, when Pope Pius XII referred to the new theory of the origin of the universe as a scientific validation of the Catholic faith, Lemaître was rather alarmed.” 
  8. ^ Simon Singh (2010). Big Bang. HarperCollins UK. p. 362. ISBN 9780007375509. „Lemaître was determined to discourage the Pope from making proclamations about cosmology, partly to halt the embarrassment that was being caused to supporters of the Big Bang, but also to avoid any potential difficulties for the Church. ...Lemaître contacted Daniel O'Connell, director of the Vatican Observatory and the Pope's science advisor, and suggested that together they try to persuade the Pope to keep quiet on cosmology. The Pope was surprisingly compliant and agreed to the request - the Big Bang would no longer be a matter suitable for Papal addresses.” 
  9. ^ Simon Singh (2010). Big Bang. HarperCollins UK. p. 362. ISBN 9780007375509. „It was Lemaître's firm belief that scientific endeavour should stand isolated from the religious realm. With specific regard to his Big Bang theory, he commented: 'As far as I can see, such a theory remains entirely outside any metaphysical or religious question.' Lemaître had always been careful to keep his parallel careers in cosmology and theology on separate tracks, in the belief that one led him to a clearer comprehension of the material world, while the other led to a greater understanding of the spiritual realm... ...Not surprisingly, he was frustrated and annoyed by the Pope's deliberate mixing of theology and cosmology. One student who saw Lemaître upon his return from hearing the Pope's address to the Academy recalled him 'storming into class...his usual jocularity entirely missing'.” 
  10. ^ Crawley, William. 2012. Father of the Big Bang. BBC. Access date: December 23, 2014

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]

Noi dovezi, bazate pe măsurători detaliate privind dimensiunea și luminozitatea a sute de galaxii, indică faptul că Universul nu se extinde la urma urmei, potrivit unei echipe de astrofizicieni condusă de Eric Lerner de la Lawrenceville Plasma Physics, Inc. Într-un univers în expansiune galaxiile cele mai îndepărtate ar trebui să aibă o luminozitate de suprafață de sute de ori mai mică decât a galaxiilor apropiate similare și ar deveni nedetectabile (dar ele apar cu telescoapele actuale), teoria Big Bang-ului astfel ar fi contrazisă.