Van alle besproken concepten en onderwerpen is de oerknal het meest controversiële concept. Dit is natuurlijk een vrij oude wetenschappelijke theorie, aanwezig sinds de jaren veertig, en sinds de jaren zestig is er een groot aantal bewijzen voorhanden om haar te ondersteunen. Het idee is simpel: het universum had een begin. Het was haar verjaardag. Er was een dag die geen "gisteren" had toen materie, straling en het uitdijende, afkoelende heelal waarvan we weten dat het pas op een bepaald moment bestond. En toch zijn we hier. Dat veroorzaakt een hoop vragen van elke onderzoekende geest. Een van onze lezers heeft gewoon zo'n geest, en hij wil weten: zijn er theorieën of experimenten die onze locatie in de ruimte ten opzichte van het punt van de oerknal kunnen berekenen en bewijzen? Ik denk dat aangezien onze observatiemogelijkheden zeer beperkt zijn in termen van de locatie van onze planeet,het zal niet gemakkelijk zijn om de kromming van de ruimte te bepalen. Waarom denken we dat de oerknal ergens in de driedimensionale ruimte heeft plaatsgevonden? Waarom denken we dat het universum een bol is?
Dit zijn zeer goede vragen, en ze tonen allemaal een gemeenschappelijk begrip van het universum door mensen. Maar kloppen deze opvattingen?
We denken vaak dat de oerknal een echte explosie was. En het universum leek in zijn vroegste stadia echt op een enorme, energetische en uitdijende vuurbal.
Het was gevuld met deeltjes en antideeltjes van verschillende typen, evenals straling. Dit alles breidde zich uit en alle deeltjes, antideeltjes en stralingsquanta gingen van elkaar weg. Dit alles koelde af en vertraagde naarmate het zich uitbreidde.
Het klinkt echt als een explosie. Als je naar die eerste momenten zou kunnen worden getransporteerd, en op de een of andere manier beschermd zou zijn tegen al deze energie, zou er zelfs een geluid zijn dat je kunt horen dankzij de volgende video:
Maar het is niet voor niets dat ik het woord "expansie" in plaats van "explosie" gebruik om dit fenomeen te beschrijven. Een explosie is iets dat op een bepaald punt in de ruimte gebeurt, van waaruit puin wordt verspreid. Een supernova is een explosie; een uitbarsting van gammastraling is een explosie; ontploffing van een bom is een explosie; een granaat is een explosie.
Maar Big Bang is geen explosie [in het Engels Big Bang, Big Bang, betekent letterlijk "Big Bang" - ong. vert.]. Als we het hebben over een "hete oerknal", bedoelen we het allereerste moment waarop het heelal kan worden omschreven als een toestand die deeltjes, antideeltjes en straling bevat. Vanaf dat moment begon het universum uit te breiden en af te koelen volgens de wetten van de algemene relativiteitstheorie, en we volgden het pad van de vernietiging van antimaterie, de vorming van atoomkernen en neutrale atomen, en als gevolg daarvan sterren, sterrenstelsels en grootschalige structuren die vandaag zichtbaar zijn. De sleutel tot de eerste vraag is om precies te begrijpen wat het universum op dat moment aan het doen was: op een moment dat we voor het eerst kunnen beschrijven op basis van dit platform van de hete oerknal.
Promotie video:
Voor zover we weten, was er geen bepaald uitgangspunt. Er was geen "bron" van waaruit het universum begon. Al het bewijs spreekt van een contra-intuïtieve, maar daarom niet minder ware conclusie: de oerknal vond overal tegelijkertijd plaats. Daar is voldoende bewijs voor, en het universum zelf geeft ze aan ons. Te oordelen naar de grootschalige structuren, clusters van melkwegstelsels, het verschijnen van de oerknal-nagloed, de gemiddelde dichtheid van gebieden in de ruimte met een afmeting van meer dan honderden miljoen lichtjaren, enz., Geeft het heelal ons twee belangrijke waarneembare feiten. De eigenschappen zijn overal hetzelfde en het ziet er in alle richtingen hetzelfde uit. Fysiek gezien is het universum homogeen en isotroop.
Dergelijke kenmerken van het universum kunnen niet worden verkregen met een explosieperiode. Bij een explosie zijn de snelst bewegende fragmenten het verst verwijderd, maar ook het meest verspreid in de ruimte. Hoe groter de afstand, hoe minder sterrenstelsels er per volume-eenheid zouden moeten zijn - maar dit is niet het geval in het heelal. Bij een explosie zou het mogelijk zijn om het startpunt expliciet aan te geven. Het universum werkt op zo'n manier dat dit punt slechts een paar miljoen lichtjaar van de Melkweg verwijderd is, op de grens van de lokale groep. Statistisch gezien is de kans op een dergelijk punt, gezien de aanwezigheid van meer dan 170 miljard sterrenstelsels in het heelal, 100 keer groter dan het winnen van de Powerball- of Mega Millions-loterij.
Het feit dat het universum homogeen en isotroop is, suggereert dat de oerknal op hetzelfde moment plaatsvond, ongeveer 13,8 miljard jaar geleden, en overal hetzelfde is. Maar we kunnen hem niet overal zien. We zien hem alleen waar we zijn. Onze review is beperkt. Daarom kun je vaak zulke illustraties vinden: hoe ons universum wordt gezien vanuit ons punt, met ons in het midden.
Maar dit betekent niet dat het universum een bol is! We kunnen de vorm van het universum daadwerkelijk meten en er enkele beperkingen aan opleggen. Als je naar buiten gaat en je twee vrienden in twee verschillende richtingen stuurt, zodat je elkaar kunt zien, zullen jullie drieën een driehoek vormen. Ieder van jullie zal de schijnbare hoek tussen de andere twee kunnen meten. Dan kun je die hoeken optellen en je krijgt 180º - dit is de som van de hoeken van de driehoek.
Elke driehoek in platte ruimte.
Maar de ruimte hoeft niet plat te zijn! Het kan een negatieve kromming hebben zoals een zadeloppervlak wanneer de som van de hoeken kleiner is dan 180 °. Het kan positief gekromd worden, zoals het oppervlak van een bol, wanneer de som van de hoeken groter is dan 180 °. Als je op de evenaar in Zuid-Amerika staat, een van je vrienden op de evenaar in Afrika en de andere op de Noordpool, zul je merken dat het hoekverschil groot zal zijn. De som van de hoeken zal dichter bij 270 ° dan bij 180 ° blijken te liggen. We hebben geen vrienden in de ruimte, maar we hebben iets net zo goed: fluctuaties in achtergrondstraling. Afhankelijk van de kromming van de ruimte, moeten ze er compleet anders uitzien.
We hebben waarnemingen gedaan en iets verbazingwekkends gevonden: het universum is, voor zover we kunnen nagaan, plat. Heel erg plat. Recent bewijs van de Planck-experimenten en de Sloan Digital Sky Survey suggereert dat als het universum gekromd is - positief of negatief - het merkbaar is op een schaal die minstens 400 groter is dan het deel van het universum dat we waarnemen. En we kunnen een deel ervan zien met een diameter van 92 miljard lichtjaar.
Dus de oerknal vond overal gelijktijdig plaats, 13,8 miljard jaar geleden, en ons universum is ruimtelijk vlak volgens onze beste metingen. De oerknal heeft op een gegeven moment niet plaatsgevonden en we kunnen dit beoordelen aan de hand van de extreme isotropie en homogeniteit van het universum. Deze eigenschappen zijn zo nauwkeurig dat wanneer we een inhomogeniteit tegenkomen met een afwijking van 0,01% van het gemiddelde, we al denken dat er iets mis is. Dus als je beweert dat de oerknal precies heeft plaatsgevonden waar je bent, en je staat midden in alles wat er gebeurt, zal niemand bezwaar tegen je hebben. Het is gewoon dat alles en alles, in het hele universum, hetzelfde over zichzelf kan zeggen.