די ביג באַנג טעאָריע און דער אָנהייב פֿון דער וועלט
די פראגע פון וואו דער אוניווערס שטאמט האט פארכאפט מענטשן פאר טויזנטער יארן. פון אלטע מיטאסן ביז מאדערנע וויסנשאפטלעכע שטודיעס, איז די נייגעריגקייט וועגן דעם "אנהייב" קיינמאל נישט פארשוואונדן. אין קאסמאלאגיע, איז די מערסט ווייט אנגענומענע דערקלערונג היינט די ביג בענג טעאריע, די געדאנק אז דער אוניווערס האט אנגעהויבן אין אן עקסטרעם הייסן און געדיכטן צושטאנד, און דערנאך אויסגעברייטערט צו ווערן דער קאסמאס וואס מיר באאבאכטן היינט. כאטש דאס ווארט "בענג" ווערט אפט גענוצט, איז דער ביג בענג נישט געווען אן אויפרייס אין ליידיגן ספעיס, נאר גיכער די אויסברייטונג פון ספעיס אליין.
וואָס איז די ביג באַנג טעאָריע?
די ביג בענג טעאריע זאגט אז די אוניווערס איז געווען אין עקסטרעמע באדינגונגען—זייער הויכע טעמפעראטורן און געדיכטקייטן—ארום 13,8 ביליאן יאר צוריק. פון די אנפאנג באדינגונגען, האט זיך צייט-רום אויסגעברייטערט; מאטעריע און ענערגיע האבן זיך דערנאך אפגעקילט, שאפנדיג עלעמענטארע טיילכלעך, אטאמען, שטערן, גאלאקסיעס, און אפילו ריזיגע קאסמישע סטרוקטורן.
עס איז וויכטיג צו פֿאַרשטיין: דער גרויסער קלאַפּ ענטפֿערט נישט שטענדיק די פֿראַגעס פֿון "וואָס איז געשען פֿריִער" צי "פֿאַרוואָס עס איז געווען עפּעס אַנשטאָט גאָרנישט." עס דערקלערט הויפּטזעכלעך ווי דער אוניווערס האָט זיך עוואַלוציאָנירט פֿון זײַן זייער הייסער און געדיכטער פֿריִער פֿאַזע, באַזירט אויף אָבסערוואַציאָנעלע באַווײַזן.
די געבורט פון די ביג בענג אידעע: פון טעאריע צו באווייזן
דער פארגייער צום מאדערנעם גרויסן קלאַפּ איז ענג פארבונדן מיט אַלבערט איינשטיין'ס אַלגעמיינער טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט (1915), וואָס ערלויבט אַ דינאַמישן אוניווערס (וואָס יקספּאַנדירט אָדער קאָנטראַקטירט). אין די 1920ער יאָרן, האָט דער אַסטראָנאָם עדווין האַבל אַנטדעקט אַז ווייטע גאַלאַקסיעס דערשייַנען צו באַוועגן זיך אַוועק פון אונדז - אנגעצייכנט דורך אַ רויט-פאַרשייבונג אין דעם ליכט-ספּעקטרום. די אַנטדעקונג האָט געפֿירט צו אַ פונדאַמענטאַלער מסקנא: דער אוניווערס יקספּאַנדירט.
אויב דער אוניווערס עקספּאַנדירט זיך היינט, דעמאָלט אויב מיר וואָלטן "צוריקגעדרייט" די צייט, וואָלט דער אוניווערס געווען געדיכטער און הייסער אין דער פאַרגאַנגענהייט. דאָס איז וואו דער ביג באַנג ראַם באַקומט אַ שטאַרקע פוס.
דריי הויפּט זײַלן פֿון באַווײַזן פֿאַרן גרויסן קלאַפּ
די ביג בענג טעאריע איז ברייט אנגענומען נישט ווייל זי איז פילאסאפיש אטרעקטיוו, נאר ווייל זי ווערט געשטיצט דורך עטלעכע שליסל אבזערוואציאנעלע באווייזן.
1. אויסברייטונג פון דעם אוניווערס (האבל'ס געזעץ)
האבל האט אנטדעקט א שייכות צווישן דער דיסטאַנץ פון א גאַלאַקסי און איר גיכקייט פון צוריקציען זיך. ווי ווייטער אַוועק א גאַלאַקסי איז, אַלץ העכער איז איר רויט-פאַרשיבונג. די דערשיינונג ווערט פשוט דערקלערט דורך דער אויסברייטונג פון פּלאַץ. א געוויינטלעכע אנאלאגיע איז די פון פונקטן אויף אן אויפגעבלאָזענעם באַלאָן: אַנשטאָט פונקטן "פאָרן" אַריבער דער ייבערפלאַך, ציט זיך די ייבערפלאַך פון דעם באַלאָן, וואָס פאַרשאַפט אַלע פונקטן צו באַוועגן זיך אַוועק פון יעדן אַנדערן.
2. קאָסמישע מיקראָוועוו הינטערגרונט ראַדיאַציע (CMB)
אין 1965, האבן ארנא פענזיאס און ראבערט ווילסאָן דעטעקטירט א "זשומען" פון מייקראָוועוון וואָס זענען געקומען פון אַלע זייטן איבערן הימל. דאָס איז שפּעטער פֿאַרשטאַנען געוואָרן ווי דער קאָסמישער מייקראָוועוון הינטערגרונט (CMB) - אַ הייסער רעשטל פֿון דער יונגער וועלט, ווען מאַטעריע און ליכט האָבן זיך ערשט "געטיילט".
די CMB איז א סארט "בעיבי בילד" פון די אוניווערס: שטראַלונג וואָס איז איצט זייער קיל (ארום 2,7 קעלווין) ווייל די אוניווערס האט זיך אויסגעברייטערט און אפגעקילט איבער ביליאנען יארן. די עקזיסטענץ פון די CMB איז איינע פון די שטארקסטע באווייזן אז די אוניווערס איז אמאל געווען הייס און געדיכט.
3. שעפע פון ליכט עלעמענטן
די ביג בענג טעאריע פאראויסזאגט אז אין די ערשטע מינוטן נאך'ן אנפאנג, איז פארגעקומען א פראצעס פון נוקלעאסינטעז, וואס האט געשאפן לייכטע עלעמענטן ווי וואסערשטאף, העליום, און א קליינע מאס ליטיום. אסטראנאמישע באאבאכטונגען ווייזן א גרויסע צאל העליום און דעוטעריום וואס שטימט מיט דעם פאראויסזאגונג. דאס פארשטארקט די געדאנק אז די אוניווערס האט טאקע דורכגעמאכט א הייסע פאזע וואס האט ערלויבט קאסמיש-מאסשטאב נוקלעארע רעאקציעס.
א קורצע צייט-ליניע פון דעם אוניווערס לויטן גרויסן קלאַפּ
כדי צו פֿאַרשטיין די אָנהייבן פֿון דער וועלט, קאָנסטרויִרן קאָסמאָלאָגן אַ דערציילונג באַזירט אויף פּאַרטיקל פֿיזיק, רעלאַטיוויטעט, און אָבסערוואַציאָנעלע דאַטן. דאָ איז די קיצור:
1. זייער פריע פאזע: די אוניווערס איז געווען אין א זייער הויך-ענערגיע צושטאנד. פיזיק אויף דעם מאָסשטאַב בלייבט שווער ווייל עס פארלאנגט אן אומפארענדיגטע טעאריע פון "קוואַנטום גראַוויטאַציע".
2. קאָסמישע אינפֿלאַציע (היפּאָטעזע): פֿיל מאָדעלן פֿאָרשלאָגן אַז די אוניווערס האָט דורכגעמאַכט אַן אומגלויבלעך שנעלע עקספּאַנשאַן אין אַ זייער קורצער צייט. אינפֿלאַציע העלפֿט דערקלערן פֿאַרוואָס די אוניווערס דערשיינט אַזוי איינהייטלעך אויף גרויסע וואָג און פֿאַרוואָס די געאָמעטריע פֿון פּלאַץ דערשיינט כּמעט פלאַך.
3. פאָרמירונג פון עלעמענטאַרע פּאַרטיקלען: ווי עס האָט זיך אויסגעברייטערט, האָט זיך די אוניווערס אָפּגעקילט אַזוי אַז ענערגיע האָט זיך פאַרוואַנדלט אין פּאַרטיקלען, אַרייַנגערעכנט קוואַרקס, עלעקטראָנען און נעיטרינאָס.
4. ביג בענג נוקלעאסינטעז (ארום די ערשטע מינוט): פּראָטאָנען און נעיטראָנען פאַרבינדן זיך צו שאַפֿן ליכטיקע קערנס.
5. רעקאָמבינאַציע און די געבורט פון די CMB (ארום 380.000 יאָר): עלעקטראָנען פאַרבינדן זיך מיט קערנס צו שאַפֿן נייטראַלע אַטאָמען, מאַכנדיג דעם אוניווערס טראַנספּאַרענט פֿאַר ליכט; די ראַדיאַציע וואָס איז דעמאָלט אַרויסגעלאָזט געוואָרן איז וואָס מיר זען איצט ווי די CMB.
6. קאָסמישע טונקעלע צייטן: איידער די ערשטע שטערן האבן זיך אויפגעלויכטן, האט די אוניווערס אנטהאלטן נייטראלן גאז און עס זענען נישט געווען קיין העלע ליכט-קוועלער.
7. ערשטע שטערן און גאַלאַקסיעס (הונדערטער מיליאָנען יאָרן): גראַוויטאַציע זאַמלט מאַטעריע, וואָס טריגערט די געבורט פון שטערן, און דערנאָך גאַלאַקסיעס.
8. עוואָלוציע פֿון קאָסמישע סטרוקטורן: גאַלאַקסיעס פֿאָרמען קלאַסטערס, פֿילאַמענטן און קאָסמישע ווענט; שטערן שאַפֿן שווערע עלעמענטן דורך פֿוזשאַן און סופּערנאָוועס.
9. פאָרמאַציע פון דער זון סיסטעם (אומגעפער 4,6 ביליאָן יאָר): שווערע עלעמענטן פון פריערדיקע דורות פון שטערן האָבן געשאַפֿן פּלאַנעטן, אַרייַנגערעכנט די ערד.
טונקעלע מאַטעריע און טונקעלע ענערגיע: די גרויסע רעטענישן פון קאָסמאָלאָגיע
כאָטש דער גרויסער קלאַפּ דערקלערט אַ סך, איז דער אוניווערס טאַקע מער מאָדנע ווי מיר האָבן געמיינט. אָבסערוואַציעס ווײַזן אַז געוויינטלעכע מאַטעריע (אַטאָמען) מאַכט בלויז אויס אַרום 5% פֿון דער אוניווערס'ס גאַנצער ענערגיע אינהאַלט. די רעשט באַשטייט פֿון:
– טונקעלע מאַטעריע: שטראַלט נישט אויס ליכט, אָבער אירע גראַוויטאַציאָנעלע ווירקונגען זענען קענטיק אין דער ראָטאַציע פון גאַלאַקסיעס און דער פאָרמירונג פון קאָסמישע סטרוקטורן.
– טונקעלע ענערגיע: א מיסטעריעזע קאמפאנענט וואס שיינט צו פארשאפן די אויסברייטונג פון דעם אוניווערס צו פארשנעלערן.
די צוויי קאָמפּאָנענטן מאַכן נישט דעם גרויסן קלאַפּ אומגילטיק; אין פאַקט, זיי זענען אַ קריטישער טייל פון דעם מאָדערנעם קאָסמאָלאָגישן מאָדעל (אָפט גערופן דער ΛCDM מאָדעל). אָבער, זייער אמתע נאַטור בלייבט איינע פון די גרעסטע פֿראַגעס אין פֿיזיק.
מיינט דער גרויסער קלאַפּ "אַבסאָלוטער אָנהייב"?
דער טערמין "אָנהייב" ווערט אָפט פֿאַרשטאַנען ווי אַן אַבסאָלוטער אָנהייב־פונקט. אָבער אין קאָסמאָלאָגיע איז די פֿראַגע פֿון "וואָס איז געשען פֿאַרן גרויסן קלאַפּ" נישט אַזוי פּשוט. אין אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט, אויב מיר פֿאָלגן די עקספּאַנשאַן צוריק אין צייט, דערנענטערן מיר זיך צו אַ צושטאַנד גערופֿן אַ "סינגולאַריטעט", וואו די געדיכטקייט און קרומקייט פֿון צייט־רוים ווערן אומענדלעך. פֿיל וויסנשאַפֿטלער באַטראַכטן סינגולאַריטעטן ווי אַ סימן אַז אונדזער טעאָריע איז אומפֿולשטענדיק, נישט אַ באַווײַז אַז דער "אָנהייב" מוז זײַן אַן אומבאַשטימטער פונקט.
עטלעכע אַלטערנאַטיווע אָדער קאָמפּלעמענטאַרע געדאַנקען ווערן ווייטער אויסגעפאָרשט, למשל:
– ציקלישע אוניווערס (וואס פארברייטערט זיך און ציט זיך צוריק אויף),
– גרויסער אָפּשפּרונג (אָפּשפּרונג פֿון דער פֿריִערדיקער קאָנטראַקציע־פֿאַזע),
– מולטיווערס (אונדזער אוניווערס איז איינע פון פילע קאָסמישע "בלאָזן").
אבער, עס איז וויכטיג צו באמערקן: די מאדעלן דארפן נאך אלץ די שטיצע פון אבזערוואציאנעלע באווייזן אזוי שטארק ווי די זיילן פון דעם ביג בענג.
פארוואס איז די ביג בענג טעאריע וויכטיג?
די ביג בענג טעאריע איז נישט נאר א מעשה וועגן דער פארגאנגענהייט. עס גיט א ראם פארן פארשטיין:
– פארוואס רירן זיך גאלאקסיעס אוועק,
– פון וואנעט קומען כעמישע עלעמענטן,
– ווי גרויסע סטרוקטורן ווערן געשאפן,
– און ווי די געזעצן פון פיזיק ארבעטן אויף די גרעסטע וואָג.
אויף דער אנדערער זייט, האט דער גרויסער קלאַפּ אויך דעמאָנסטרירט די גרענעצן פון מענטשלעכן וויסן: אין זיינע ערשטע סעקונדעס, זענען מיר קאָנפראָנטירט געוואָרן מיט עקסטרעמער פיזיק וואָס האָט געפֿאָדערט נייע טעאָריעס. מאָדערנע קאָסמאָלאָגיע איז אַ טרעפֿפּלאַץ פֿאַר אַסטראָנאָמיע, טיילכעל פיזיק, מאַטעמאַטיק און די פֿילאָסאָפֿיע פֿון וויסנשאַפֿט.
קלאָוזינג
די ביג בענג טעאריע איז די שטארקסטע וויסנשאפטלעכע דערקלערונג פאר דער עוואלוציע פון דעם אוניווערס פון זיין הייסער, דיכטער פריער פאזע. באווייזן פאר דער אויסברייטונג פון דעם אוניווערס, די עקזיסטענץ פון דעם קאסמישן מייקראכוועלוו הינטערגרונט, און די שעפע פון ליכט עלעמענטן פארמען א פעסטן יסוד וואס ווערט ווייטער פארשטארקט דורך אבזערוואציעס פון מאדערנע טעלעסקאפען. אבער, אסאך סודות בלייבן נאך - פון דער נאטור פון טונקעלער מאטעריע און טונקעלער ענערגיע ביז פראגעס וועגן די פריעסטע באדינגונגען פון צייט-רוים.
לעסאָף, די שטודיע פון די אָנהייבן פון די וניווערס ניט בלויז יקספּאַנדז אונדזער וויסן, אָבער אויך ענדערט די וועג ווי מיר באַטראַכטן מענטשהייט ס אָרט אין די קאָסמאָס: ווי אַ קליין טייל פון אַ ריזיק וניווערס, וועמענס געשיכטע מיר קענען שפּורן דורך ליכט, דאַטן און די געזעצן פון פיזיק.
