Powstanie i ewolucja Wszechświata.

Wszechświat jest tak ogromny, że nie da się objąć go całego naszym ludzkim umysłem. Jego widzialna dla nas część rozciąga się na odległość 1,6 milionów trylionów ( Trylion = 10¹⁸ ) kilometrów. To, co znajduję się ponad tą granica, jest dla nas całkowicie obce i nieznane.

Na przestrzeni lat ułożono kilka teorii powstania Wszechświata, jednak ta najbardziej prawdopodobna i w większości przyjęta to teoria Wielkiego Wybuchu. Zakłada ona, że Wszechświat narodził się 15 miliardów lat temu w wyniku potężnej eksplozji. Przed tym wydarzeniem wszystko co istnieje, mianowicie galaktyki, gwiazdy, planety, ogólnie cała materia była skondensowana w jednym małym punkcie wielkości ziarenka piasku. Stąd jasno wynika, że Wszechświat nie istniał od zawsze, tak jak to sobie wyobrażali starożytni filozofowie, tylko powstał w jednym momencie i nie jest statyczny ani nieskończony.

Zdaniem naukowców tuż po Wybuchu kosmos był bardzo mały i bardzo gorący, a wypełniały go jedynie cząstki promieniowania. W miarę rozszerzania się, temperatura dopiero co powstałej przestrzeni kosmicznej opadła na tyle, że zaczęły pojawiać się pierwsze oddziaływania, które dzisiaj obserwujemy, jedynymi cząstkami budującymi były zaś kwarki. Gdy temperatura dalej się obniżała, i była tylko 100 000 większa od temperatury naszego Słońca, wtedy kwarki zaczęły łączyć się ze sobą, to warząc protony i neutrony. Po kilkunastu sekundach Wszechświat miał rozmiary około tysiąc razy większe niż nasza Droga Mleczka. Wtedy to rozpoczął się proces nukleosyntezy. Polegał on na łączeniu się protonów i neutronów w jądra atomowe. Tak właśnie powstały najstarsze jądra wodoru i helu. Do tego momentu Kosmos był bardzo młody, bowiem istniał zaledwie minutę, lecz był zbyt gorący by w jego wnętrzu mogły narodzić się pierwsze atomy. Na nie czekać trzeba było aż 300 tysięcy lat. Dopiero po takim czasie temperatura osiągnęła odpowiedni stopień dla połączenia się elektronów z jądrami, w wyniku czego zaczęły pojawiać się pierwsze atomy. Te powoli wzbijały się, tworząc olbrzymie obszary gazowe. To w ich wyniku powstały pierwsze gwiazdy. W miarę dalszego powiększania się Wszechświata, gwiazdy skupiły się w dane gromady, które z kolei były zalążkiem ówczesnych galaktyk. Gdy kosmos był już tak duży, że osiągał połowę swoich dzisiejszych rozmiarów, w wyniku syntezy jąder powstało większość pierwiastków tworzących planety. Przestrzeń kosmiczna od czasu Wybuchu ciągle ewoluuje, jednak ówczesna populacja gwiazd powoli zaczyna zanikać. Jest to wynikiem wykorzystania całego gazowego materiału budującego daną gwiazdę. Konsekwencją tego jest fakt, iż za kolejne 15 miliardów lat Wszechświat nie będzie dla nas już tak gwieździsty, jak teraz.

Z początku naukowcy byli sceptyczni co do tej teorii. Mimo, że posiadali cześć dowodów, była ona tak bardzo niezwykła, że trudno było im przystanąć na tym toku myślenia. Dopiero odkrycia z początku XX wieku sprawiły, że informacje o pełnym ruchu Wszechświata zaczęły przybierać realne kształty.

W latach dwudziestych XX wieku, rosyjski fizyk Aleksander Friedman przewidział, że Wszechświat w którym żyjemy musi albo się kurczyć, albo rozszerzać. Stworzył on matematyczną pracę która opierała się na teorii względności Einsteina w której umieścił swoje dotychczasowe przemyślenia i fakty. Głosiła ona, iż stacjonarny kosmos jest niemożliwy. Jeśli w wyniku Wielkiego Wybuchu, wszystkie zgromadzone masy uzyskiwały prędkość skierowaną od siebie, to Wszechświat automatycznie musiał się rozszerzać, lekko tylko spowolniony grawitacją. Dlatego właśnie rozszerzanie się przestrzeni kosmicznej jest wynikiem warunków początkowych, a dokładniej mówiąc procesom fizycznym, które nadały owej masie początkowe prędkości. W ten sposób została dowiedziona nieuchronna ewolucja Wszechświata. Dla uczonych tamtej epoki idea ta była dosyć nieprawdopodobna. Nawet sam Einstein zaczął gorączkowo poszukiwać niezależnych od czasu rozwiązań, opisujących Kosmos jako jeden stały element, jednak w gruncie rzeczy, po serii badań okazało się, iż nie jest w stanie znaleźć wyników statycznych.

Dzisiaj, na początku XXI wieku, wszyscy już jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że Wszechświat się rozszerza. Doskonale zdajemy sobie sprawę, że gwiazdy i inne obiekty w kosmosie oraz ich układy są tylko pozornie niezmienne. Człowiek obserwuje je przez zbyt krótki czas, aby dostrzec ich ewolucję. W rzeczywistości gwiazdy rodzą się, żyją i umierają, a trwa to miliardy lat.

To, co stanie się z Kosmosem w dalekiej przyszłości nie jest do końca jasne, i również istnieje kilka teorii przedstawiających dalsze losy Wszechświata. To w jaki sposób będzie się on rozszerzał zależne jest od jego geometrii oraz ilości materii, jaką zawiera. Dotychczas wyróżniamy trzy główne przypadki przyszłych jego losów:

1. Wszechświat wpierw się rozszerza a potem gwałtownie kurczy. Odległości do galaktyk zwiększają się do pewnej maksymalnej wielkości, po czym zaczynają maleń do zera. Koniecznym warunkiem jest jednak istnienie na tyle dużej ilości materii, że była by ona wstanie wyhamować i spowodować proces odwrotny. Do tego musimy przyjąć, że Wszechświat jest zamknięty, geometrycznie skończony.

2. Drugi przypadek zakłada, że Kosmos rozszerza się do nieskończoności, czyli odległości między poszczególnymi galaktykami ciągle się zwiększają, bez przyszłej mety. Tym samym objętość i ilość materii Wszechświata musiała by być nieskończona.

3. Ostatnia teoria mówi, iż Przestrzeń Kosmiczna rozszerza się nieustannie, jednakże prędkość z jaką to robi, będzie stopniowo malała do zera. Objętość Wszechświata i jego ilość materii musi być jednak także nieskończona.

Bibliografia:

• Brian Jones, Podbój kosmosu, Wyd. Naukowe PWN.

• http://www.astronomia.biz.pl/teorie.html#wielki_wybuch

• Igor Nowikow, Czarne Dziury I Wszechświat, Wyd. Pruszyński i Ska, Warszawa 1995.

• Świat Wiedzy, nr. 1 - PLANETA ZIEMIA – Wszechświat.