Zarys teorii powstania Wszechświata na podstawie Teorii Wielkiego

Zarys teorii powstania Wszechświata na podstawie Teorii Wielkiego Wybuchu
Wszystkie teorie kosmologiczne, opisujące budowę i ewolucję Wszechświata muszą wziąć pod uwagę
przede wszystkim wyniki obserwacji astronomicznych, w tym poczerwienienie galaktyk. Obecnie omówimy
pokrótce jedynie teorie ewolucyjne i teorię stanu stacjonarnego.
Teorie ewolucyjne przyjmują, że obserwowane oddalanie się galaktyk jest następstwem rozszerzania się
całego Wszechświata, którego materia musiała być niegdyś skupiona niemal w jednym punkcie.
Spośród teorii ewolucyjnych największy rozgłos uzyskała teoria Wielkiego Wybuchu. Według niej,
powstanie Wszechświata zawdzięczamy gigantycznej eksplozji, jaka nastąpiła około 18 miliardów lat temu.
O naturze tej eksplozji, ani o warunkach fizycznych wówczas panujących niemal nic nie wiemy poza tym, że
w momencie, jaki nastąpił po upływie zaledwie 10-44 sekundy gęstość pramaterii wynosiła 1096 kg-m-3, a jej
temperatura 1033 K. W gwałtownie rozszerzającym się Wszechświecie, wypełnionym cząstkami
elementarnymi i promieniowaniem, szybko malała gęstość i temperatura, zmieniała się też struktura materii.
Po upływie 300000 lat od Wielkiego Wybuchu, średnia gęstość materii wynosiła już tylko 10 -18 kg • m-3, zaś
temperatura 3000 K. Wtedy materia przekształciła się w oddzielne wzajemnie oddalające się zbiorowiska
gazu, będącego zaczątkiem przyszłych gwiazd i galaktyk.
Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, Wszechświat zmienia się w czasie. W szczególności, okazuje się,
że wskutek obserwowanej ucieczki galaktyk maleje średnia gęstość materii we Wszechświecie (ta sama ilość
materii przypada na coraz większą objętość Wszechświata).
Teorie ewolucyjne podają różne warianty dalszych losów Wszechświata. Według niektórych, obecne
rozszerzanie się Wszechświata po jakimś czasie może zostać zastąpione kurczeniem się, co prowadziłoby do
stanu takiego, jaki panował tuż po Wielkim Wybuchu. Według innych teorii, rozbieganie się galaktyk nigdy
nie ustanie, a jedynie będzie maleć tempo rozszerzania się Wszechświata, przy czym średnia gęstość
Wszechświata będzie zmierzać do zera. Są również teorie, według których cały Wszechświat pulsuje
periodycznie z okresem setek miliardów łat.
Zupełnie inaczej tłumaczy oddalanie się galaktyk teoria stanu stacjonarnego. Według, niej obraz
Wszechświata stale pozostaje taki sam (nie zmienia się również jego średnia gęstość) dzięki temu, że
w różnych miejscach samorzutnie powstaje materia, a z niej tworzą się nowe galaktyki. Ta materia, powstała
„z niczego" wyrównuje straty wynikłe z ucieczki galaktyk i utrzymuje średnią gęstość Wszechświata na
stałym poziomie.
Zwolennikom teorii stanu stacjonarnego (których jest zresztą niewielu) zarzuca się, że założenie
powstawania materii „z niczego" jest sprzeczne z zasadami fizyki. Obliczenia jednakże wskazują, że dla
utrzymania stałej średniej gęstości materii we Wszechświecie wystarczy, aby w jednym metrze sześciennym
powstało samorzutnie w ciągu stu lat zaledwie kilka atomów wodoru. Zdaniem twórców teorii stanu
stacjonarnego, ponieważ proces takiego powstawania jest nie do wykrycia, więc nie można go w sposób
absolutny wykluczyć. Zwolennicy tej teorii dodają także, że prawa fizyki nie są prawami „absolutnymi", lecz
prawami, które obowiązują do pewnego poziomu dokładności pomiarowej, więc nie mogą obejmować
zjawisk niemożliwych do zmierzenia.