Када је реч о нашем космичком пореклу, током течаја историје напредовале су бројне теорије. Буквално свака култура која је икада постојала имала је своју митолошку традицију, која је, наравно, садржавала и причу о стварању. Рођењем научне традиције научници су почели да разумеју Универзум у смислу физичких закона који се могу тестирати и доказати.
У зору свемирског доба научници су започели тестирање космолошких теорија у погледу посматрајућих појава. Из свега овога, настало је низ теорија до друге половине 20. века које су покушале да објасне како настају сва материја и физички закони који управљају њом. Од тога, теорија великог праска остаје најприхваћенија док је хипотеза о стабилној држави у историји била њен највећи изазивач.
Модел устаљеног стања каже да густина материје у свемиру која се шири остаје временом непромењена због континуираног стварања материје. Другим речима, посматрани Универзум у суштини остаје исти без обзира на време или место. То је у оштрој супротности с теоријом да је већина материје створена у једном догађају (Велики прасак) и од тада се шири.
Порекло
Иако је појава стабилног и непромењивог Универзума прихваћена током историје, научници су тек у раном модерном периоду почели да то тумаче у астрофизичким терминима. Први јасан пример тога аргументованог у контексту астрономије и космологије био је у Исаку Њутону Математички принципи природне филозофије (Филозофија Натуралис Принципиа Матхематица) објављено 1687. године.
У Њутоновом магнум опусу он је замислио Универзум изван Сунчевог система као празан простор који се равномерно протезао у свим смеровима до немерљивих удаљености. Даље је кроз математичке доказе и запажања објаснио да су сва кретања и динамика у овом систему објашњавана кроз јединствени принцип универзалне гравитације.
Међутим, оно што ће постати познато као хипотеза о стабилној држави појавило се тек почетком 20. века. Овај космолошки модел је инспирисан бројним открићима, као и пробојима у пољу теоријске физике. Ту спадају и Теорија опште релативности Алберта Еинстеина и запажања Едвина Хубблеа да је Универзум у експанзији.
Еинстеин је ову теорију формализовао до 1915. године након што је одлучио проширити своју теорију Специјалне релативности да би укључивао гравитацију. Коначно, ова теорија каже да гравитациона сила материје и енергије директно мења закривљеност просторног времена око ње. Или како је то сажео познати теоријски физичар Јохн Вхеелер, „простор-време говори ма како се кретати; материја говори о простору и времену како се треба савијати. "
До 1917. године теоријска израчунавања заснована на Еинстеиновим једнаџбама поља показала су да је Универзум морао бити у стању експанзије или контракције. До 1929, запажања Георге Лемаитре-а (који је предложио теорију Великог праска) и Едвина Хуббле-а (користећи 100-инчни Хоокер-ов телескоп у Опсерваторију Моунт Вилсон) показала су да је то случај.
На основу тих открића почела је дебата 1930-их о могућем поријеклу и истинској природи Универзума. С једне стране било је оних који су тврдили да је Универзум временски ограничен и да се временом развијао хлађењем, ширењем и стварањем структура услед гравитационог урушавања. Фред Хоиле је ову теорију сатирично назвао "Велики прасак", а име се заглавило.
У међувремену, већина тадашњих астронома држала се теорије да се док се опажави Универзум шири, али он се ипак не мења у погледу густине материје. Укратко, заговорници ове теорије тврдили су да Универзум нема почетка, нити краја и та се материја непрекидно ствара временом - брзином једног атома водоника по кубичном метру на 100 милијарди година.
Ова теорија је такође проширила Ајнштајнов космолошки принцип, ака. Космолошка константа (ЦЦ), коју је Аинстеин предложио 1931. године. Према Аинстеину, ова сила је била одговорна за „задржавање гравитације“ и обезбеђивање да Универзум остане стабилан, хомоген и изотропан у погледу своје велике структуре.
Измењујући овај принцип и проширивши га, припадници школе размишљања Стеади Стате тврдили су да је континуирано стварање материје осигурало да структура Универзума остане иста током времена. То је иначе познато као савршени космолошки принцип, који раздваја хипотезу о стабилном стању.
Теорија стабилне државе постала је широко позната 1948. године објављивањем двају радова: „Нови модел за ширење универзума“ енглеског астронома Фреда Холала, и „Теорија сталног стања и ширења свемира“ британско-аустријског астрофизичара и космолог тима Хермана Бондија и Томаса Голд-а.
Кључни аргументи и предвиђања
Аргументи у корист хипотезе о стабилној држави укључују очигледан проблем временске размере који је покренут посматраном брзином космичке експанзије (ака Хуббле Цонстант или Хуббле-Лемаитре закон). На основу Хубблеових опажања оближњих галаксија, израчунао је да се Универзум шири брзином која се систематски повећавала са даљином.
То је створило идеју да се Универзум почео ширити из много мањег обима простора. У недостатку убрзања / успоравања - 500 км / с по Мегапарсеку (310 мпс по Мпц) - Хуббле Цонстант је значио да се сва материја шири већ око 2 милијарде година - што би такође било горње доба универзума.
Овом налазу било је контрадикторно датирање радиоактивног датирања, где су научници измерили стопу распадања лежишта Урана-238 и Плутон-205 у узорцима стена. Помоћу ове методе процењено је да су најстарији узорци стене (који су били лунарног порекла) стари 4,6 милијарди година. Још једна недосљедност појавила се као резултат теорије еволуције звјезданих.
Укратко, брзина којом се водоник фузује у унутрашњости звезда (да би се створио хелијум) даје горњу процену старости од 10 милијарди година за глобуларне кластере - најстарије звезде у галаксији. Штавише, у овом моделу се није могло догодити еволуција на великим даљинама - што би значило да извори радија - ака. квазари или активни галактички нуклеи (АГН) - били би једнообразни у целом Универзуму.
То би такође значило да ће Хуббле Цонстант (рачунато на почетку 20. века) остати константан. Модел устаљеног стања такође је предвидио да ће постојано стварање антиматерије и неутрона довести до редовних уништавања и распада неутрона, што ће довести до постојања позадине гама зрака и врућег, к-зрака који емитује гас у читавом Универзуму.
Велики прасак за победу
Међутим, стална запажања током 1950-их и 1960-их година су стално довела до накупљања доказа против хипотезе о стабилној држави. Они укључују откриће светлих радио извора (ака. Квазара и радио галаксија) који су откривени у далеким галаксијама, али не онима који су нам најближи - што указује да су многе галаксије временом постале „радио-тихе“.
До 1961. године, истраживања радио извора омогућила су статистичке анализе, које су искључиле могућност да су светле радио-галаксије биле равномерно распоређене. Још један главни аргумент против хипотезе о стабилном стању било је откриће космичке микроталасне позадине (ЦМБ) 1964. године, за које је предвиђао модел Великог праска.
У комбинацији са одсуством гама-позадине и непрегледним облацима к-зрака који емитује гас, модел Великог праска постао је широко прихваћен током 1960-их. До 1990-их, запажања са Хуббле свемирски телескоп и друге опсерваторије такође су откриле да космичка експанзија није била доследна током времена. У последње три милијарде година, у ствари се убрзава.
То је довело до неколико усавршавања Хуббле Цонстант-а. На основу података прикупљених Вилкинсон Мицроваве Анисотропи Пробе (ВМАП), брзина космичког ширења тренутно се процењује на између 70 и 73,8 км / с по Мпц (43,5 до 46 мпс по Мпц) са 3% грешке. Ове вредности су далеко више у складу са опажањима која старост Универзума постављају на око 13,8 милијарди година.
Савремене варијанте
Почевши од 1993. године Фред Хоиле и астрофизичари Геоффреи Бурбидге и Јаиант В. Нарликар почели су објављивати низ студија у којима су предложили нову верзију хипотезе о стабилној држави. Позната и као хипотеза квази-сталне државе (КСС), ова варијанта је покушала да објасни космолошке појаве на које стара теорија није обрачунавала.
Овај модел сугерише да је Универзум резултат стварања џепова (ака. Мини-бангс) током многих милијарди година. Овај модел је модификован као одговор на податке који су показали како се брзина ширења Универзума убрзава. Упркос овим модификацијама, астрономска заједница и даље сматра Велики прасак најбољим моделом за објашњење свих опажених појава.
Данас је овај модел познат као модел Ламбда-Цолд Дарк Маттер (ЛЦДМ), који укључује теорије о Тамној материји и Тамној Енергији са теоријом Великог праска. Упркос томе, неке астрофизике и космолози и даље заговарају хипотезу о устаљеном стању (и њене варијанте). И то није једина алтернатива козмологији Великог праска ...
Овдје смо писали многе чланке о космологији у часопису Спаце Магазине. Ево шта је свемир, теорија великог праска: еволуција нашег универзума, шта је осцилирајућа теорија универзума? Шта је велика рика ?, шта је теорија мултиверзума ?, шта је теорија суперстринга ?, шта је позадина космичке микроталасне пећи? , Велика криза: Крај нашег универзума ?, Шта је велико смрзавање ?, и Козмологија 101: Крај.
Астрономи Цаст такође неколико занимљивих епизода на ту тему. Ево епизода 5: Позадина великог праска и космичке микроталасне пећнице, епизода 6: Више доказа за велики прасак, епизода 79: Колико је свемир велик ?, епизода 187: Историја астрономије, 5. део: 20. век и епизода 499: Шта је предложени закон Хуббле-Лемаитре ?.
Извори:
- Википедија - космолошки принцип
- Википедија - хипотеза сталног стања
- Идеје козмологије - велики прасак или стабилно стање?
- Енциклопедија Британница - стабилна теорија
- УБЦ астрономија и астрофизика - темељна питања у космологији
- „Нови модел за ширење универзума“, Хоиле, Ф. МНРАС, вол. 108, бр. 372 (1948)
- „Квази-устаљени и сродни космолошки модели: Историјски преглед“, Крагх. Х. (2012)
- „Теорија сталног стања ширења универзума“, МНРАС, вол. 108, стр. 252 (1948)
- „Еинстеинова стабилна теорија: напуштени модел космоса“, Европски физички часопис Х, вол. 39, стр. 353-367 (2014)
- „Квази-стационарни космолошки модел са стварањем материје“, Хоиле, Ф .; Бурбидге, Г .; Нарликар, Ј. В., Астропхисицал Јоурнал в. 410, стр. 437 (1993)
