[Al_Ganonim]

Hej Astromirki,

W ostatnich dniach pojawia się coraz więcej dyskusji o Wielkim Wybuchu: co było przed Wielkim Wybuchem, co tak naprawdę wybuchło oraz gdzie nastąpił wybuch. Ponieważ większość komentarzy to astronomiczne herezje, pozwólcie mi wytłumaczyć całą sprawę raz a dobrze w ekspresowym wydaniu specjalnym dwutygodnika astronomicznego #astronomiaodkuchni

Wstęp

Zaczniemy od sprawy elementarnej: nie było żadnego wybuchu. Wielki Wybuch to tylko nazwa wydarzenia, jakim był początek ekspansji Wszechświata. Kropka. Nazwę "Wielki Wybuch" wymyślili przeciwnicy tej teorii w pierwszej połowie ubiegłego stulecia, by ją ośmieszyć. Najwyraźniej im się udało, skoro po dziś dzień mnóstwo ludzi sądzi, że na początku istnienia Wszechświata była jakaś kula materii, która eksplodowała, a to jest wierutna bzdura. Nawet w filmach popularnonaukowych Wielki Wybuch pokazywany jest jako potężna eksplozja, co osobiście uważam za krzywdzące dla widza.

Wszystko, co nas otacza, powstało w chwili o nazwie Wielki Wybuch - w chwili, gdy nieskończenie mały Wszechświat zaczął się rozszerzać. Wszystko. Materia, energia, przestrzeń, czas. Ponieważ wtedy powstało wszystko co znamy, to bardzo intuicyjne jest nazywanie tego momentu początkiem Wszechświata. Należy wiedzieć, że wszystko co wiemy, cała nasza fizyka, operuje wyłącznie do momentu, w którym Wszechświat miał wyłącznie 10^(-43) sekundy. To, co się działo między teoretycznym czasem 0, a czasem 10^(-43) sekundy to wyłącznie spekulacje. Ten czas nazywa się erą Plancka lub erą kwantowej grawitacji.

Wczesny Wszechświat

Wraz zakończeniem ery Plancka, cały obserwowalny Wszechświat miał rozmiary około milion miliardów razy mniejsze od protonu. To znaczy, że cała przestrzeń zajmowała niesłychanie mały obszar. Od razu odpowiadam, że nie ma sensu pytanie: "co było dookoła". Dookoła nawet nie było nic, bo nic jest przez nas rozumiane jako brak czegoś we Wszechświecie. Nie można więc mówić o czymś, co było poza Wszechświatem i w czym się Wszechświat rozszerzał. Nie można też mówić, że Wszechświat rozszerzał się w niczym. Wszechświat to wszystko co jest, było i będzie. A jak ktoś chce zadać śmiałe pytanie o to, co było przed Wielkim Wybuchem, czyli przed Wszechświatem, to niech się zastanowi porządnie: jak mogło być coś przed istnieniem czasu. Czas powstał wraz z początkiem Wszechświata, więc nie mogło być żadnego przedtem. Można sobie wyobrażać istnienie jakiegoś nadczasu, ale on nie operuje w naszym Wszechświecie, więc też nie nadaje się do opisywania rzeczy przed Wielkim Wybuchem.

Lecimy dalej. Cały Wszechświat miał rozmiary porównywalne z jedną tryliardową rozmiarów protonu. W takiej czterowymiarowej kulce Wszechświata zawarta była cała materia i energia całego obserwowalnego Wszechświata. Gęstości energii oraz coś, co możemy nazywać temperaturą, były niewyobrażalnie duże. Cały Wszechświat był wypełniony tą bardzo gęstą oraz gorącą materio-energią. Jeśli więc ktoś się zapyta, gdzie nastąpił Wielki Wybuch, należy odpowiedzieć: Wielki Wybuch następił wszędzie we Wszechświecie.

Wraz z upływem czasu, czasoprzestrzeń (czyli tkanka Wszechświata) ekspandowała. Jeśli rozmiar czasoprzestrzeni urósł dwukrotnie, to jej objętość wzrosła ośmiokrotnie, a gęstość zawartej w niej materio-energii zmalała ośmiokrotnie. Jeśli gęstość materio-energii zmalała, to zmalała też jej temperatura. W chwili, kiedy obserwowalny Wszechświat miał dopiero 10^(-36) sekundy, jego rozmiary zdążyły powiększyć się biliard biliardów razy (czyli miał około milimetra średnicy), gęstość zawartej w nim materio-energii spadła milion milionów milionów razy, a temperatura zmalała do, bagatela, 1'000'000'000'000'000'000'000'000'000 Kelwinów (dla odmiany podałem w zerach, a co). W tym etapie grawitacja istniała już jako osobne oddziaływanie, ale siły elektromagnetyczne, jądrowe silne i jądrowe słabe zachowywały się tak, jakby były jednym i tym samym. Mniej więcej w tym czasie wydarzyło się coś bardzo dziwnego: rozpoczęła się kosmiczna inflacja, która trwała aż do 10^(-32) sekundy istnienia Wszechświata. W tym okresie czasoprzestrzeń (a więc Wszechświat) zwiększyła swoje rozmiary jakieś bilion biliardów razy (po tym okresie, cały Wszechświat miał wtedy rozmiary jakiegoś miliona lat świetlnych).

Utrwalenie

Można by się rozpisywać dalej, co się w szczegółach działo przez kolejne sekundy, ale w tym wpisie to nie jest najważniejsze. Po tym, co już zdążyłem napisać widać, że to cały Wszechświat był zawsze wypełniony gorącą materią, cały Wszechświat ekspandował, a materia, zaczepiona w przestrzeni, rozrzedzała się wraz z rozszerzającą się przestrzenią. Wystarczy wspomnieć, że cały Wszechświat miał temperaturę kilku tysięcy Kelwinów jeszcze w 380'000 lat po Wielkim Wybuchu.

To ekspansja przestrzeni pociąga za sobą ruch materii. Chyba wszyscy słyszeli o analogii z kropkami na nadmuchiwanym balonie. Wraz z ekspansją powłoki balonu, kropki oddalają się od siebie, bo wzrasta ilość przestrzeni między kropkami. Same kropki nie poruszają się w przestrzeni. Analogia jest o tyle słaba, że obiekty materialne wcale nie leżą na powierzchni jakiejś płaszczyzny oraz mogą się w czasoprzestrzeni swobodnie poruszać. Poza tym, analogia jest w pełni zgodna z rzeczywistością. To rozszerzająca się czasoprzestrzeń powoduje, że skupiska materii się od siebie oddalają. Wielki Wybuch to tylko nazwa na początek rozszerzania się czasoprzestrzeni. Nie było żadnej eksplozji, nie było żadnego wielkiego bum, a materia wcale nie jest rozrzucana po Wszechświecie przez siłę wybuchu. Materia jest niesiona przez rozszerzająca się czasoprzestrzeń.

Podsumowując: Wielki Wybuch nie był wybuchem; Wielki Wybuch nastąpił wszędzie we Wszechświecie; skupiska materii się od siebie oddalają, bo czasoprzestrzeń ekspanduje; pytanie o to, co było przed Wielkim Wybuchem nie ma sensu; pytanie o to, co jest poza Wszechświatem nie ma sensu. A przynajmniej nie można odpowiadać na te pytania używając Ogólnej i Szczególnej Teorii Względności, czyli wszystkiego, co wiemy o wielkoskalowym Wszechświecie ( ͡° ͜ʖ ͡°).

Zapraszam do zadawania pytań w temacie. Jeśli będzie się dało, napiszę następny specjalny odcinek dwutygodnika z odpowiedziami.

Na obrazku poniżej: prezentacja rozkładu temperatury we Wszechświecie, kiedy ten miał zaledwie 380'000 lat. Różnice między czerwonymi i niebieskimi obszarami operują w skali 0.01%. Tak jednorodny rozkład temperatury oznacza, między innymi, że cały obserwowalny Wszechświat ewoluował tak samo wszędzie i Wielki Wybuch miał miejsce wszędzie.

Bibliografia
[1] P. I. Nionszek, MiRKo, 2015, Raz na sto lat, 66, 123
[2] D. D. Leszke, MiRKo, 2014, Dd a sprawa polska, 879, 473
[3] T. Roll, MiRKo, 2013, Dyskurs o ilości groszy za wpis, 60, 52
[4] H. H. Szek, MiRKo, 2015, Bądź mną, 12, 356

-----------------------------------------------------------------
Takie rzeczy tylko w #astronomiaodkuchni ( ͡° ͜ʖ ͡°)ﾉ⌐■-■
-----------------------------------------------------------------
W kolejnym odcinku dwutygodnika astronomicznego:
O wyciąganiu energii z czarnych dziur
-----------------------------------------------------------------
#astronomia #kosmos #ciekawostki #ligamozgow #liganauki #wielkiwybuch

[c.....8]

@Al_Ganonim: A ja mam pytanie o rozszerzanie się wszechświata. Niby czytałem, że stwierdzono coraz szybsze oddalanie się bardzo odległych gwiazd od nas na podstawie efektu Dopplera i to przyspieszenie jest mniej więcej stałe - stąd wysnuto wniosek o poszerzaniu się wszechświata. Ale może jednak nasz wszechświat wcale się nie rozszerza tylko inne gwiazdy od nas s---------ą z coraz większa prędkością? Dlaczego odrzucono w ogóle taki wariant?

[p.....a]

Ale może jednak nasz wszechświat wcale się nie rozszerza tylko inne gwiazdy od nas s---------ą z coraz większa prędkością? Dlaczego odrzucono w ogóle taki wariant?

@ciekawski1988: A co miałoby powodować to s----------e gwiazd, jak nie rozszerzanie się Wszechświata?

[c.....8]

@pila_mechaniczna: Tutaj polecę już wyobraźnią :) Załóżmy jakieś masywne ciała na obrzeżach wszechświata, które na naszą galaktykę działają w sposób niezauważalny, a na te ciała bliżej granicy, z większą siłą. Takie rozwiązanie wg. mnie jest dużo mniej abstrakcyjne niż założenie że wszechświat rozszerza się z coraz większą prędkością.

[p.....a]

Tutaj polecę już wyobraźnią :)

@ciekawski1988: Równie dobrze mogłeś napisać, że Wszechświat jest rozciągany przez dwa kucyki pony, które ciągną go w przeciwne strony - równie abstrakcyjne

[Goryptic]

Od razu odpowiadam, że nie ma sensu pytanie: "co było dookoła". Dookoła nawet nie było nic, bo nic jest przez nas rozumiane jako brak czegoś we Wszechświecie.

@Al_Ganonim: możesz tłumaczyć nawet milion razy, a i tak to nic nie da, bo właśnie tutaj rozbija się cały problem z nierozumieniem koncepcji wielkiego wybuchu: ludzka wyobraźnia operuje w przestrzeni trójwymiarowej. I koniec, tego nie przeskoczymy. Dopóki się to nie zmieni, nie da

[r.....7]

@Al_Ganonim: Dzięki wielkie za Twoje wpisy.
Na wiki, pod tekstem o wszechświecie jest napisane "Zgodnie z ogólną teorią względności, przestrzeń może powiększać się z prędkością większą niż prędkość światła", czy wiesz o co chodzi i czemu tak jest? ( ͡° ͜ʖ ͡°)

[i.....c]

@pila_mechaniczna: ad 2) i jest też teoria, że po tym jak się zapadnie do punktu, to znowu wszystko zacznie się od początku

[M.....d]

@Al_Ganonim: kolejna teoria na ktora brak ostatecznego dowodu, teraz myslimy ze byl to wielki wybuch, a 2 tysiace lat temu ze wszystko powstalo z ognia czy wody.

Imo nadal jestesmy zbyt glupi na ten rodzaj wiedzy.

[D.....i]

No dobra wszystko ładnie i pięknie niby się zgadza i to logiczne ale brakuje tu Boga dlatego oddalam tę teorię.

[nie_bede]

@Al_Ganonim: wspaniały materiał, z resztą jak cały tag!
Mógłbyś trochę opowiedzieć jakimi metodami i skąd to wszystko tak naprawdę wiemy, czy są jakieś metody obserwacji, czy można empirycznie tego dowieść czy są to raczej domysły i wyciągnięte wnioski na podstawie czegoś?
Rozumiem też, że wielki wybuch jest najbardziej prawdopodobnym zdarzeniem jakie dało nam początek a co z resztą teorii, i dlaczego to akurat wielki wybuch jest najbardziej popularny?

[AAA90]

@Edward_Kenway: http://www.kwantowo.pl/2012/08/02/scenariusze-konca-wszechswiata/ A właściwie to dzisiaj nie ma sensu pisać o opinię, bo ostatnie badania wskazują mocno na scenariusz wielkiego chłodu. Z kolei kolaps jest niemal wykluczony.

[Dorogon]

@Mordeusz: Ale zwykłemu człowiekowi obserwacja mikrofalowego promieniowania tła nic nie da :P Chodzi mi o to, że obecnie tutaj wysuwacie "wielki wybuch" za pewnik, a za 300 lat może się okazać, że nasze obecne teorie powstania wszechświata nie miały nic wspólnego z rzeczywistością, tak samo, jak kiedyś się okazało, że świat nie jest płaski, a słońce nie krąży wokół ziemi, chociaż wszyscy byli tego pewni. Może i nauka nie próbuje

[s.....7]

@pila_mechaniczna: On ma rację:D leszczu( ͡° ͜ʖ ͡°)

[Cesar_Vialpando]

Jeśli kogoś interesuje co było przed Wielkim Wybuchem, czy Wszechświat ciągnie się w nieskończoność i inne tego typu rzeczy to polecam książkę "Nasz matematyczny wszechświat" autorstwa Maxa Tegmarka. Można się dużo dowiedzieć.

[martymcfly9]

@Al_Ganonim: Super napisane, jestem kompletnym laikiem, więc zawsze takie informacje, przekazane w sposób przystępny, pobudzają moją ciekawość do astronomii, fizyki.

Ale są też pytania, może akurat załapię się na odpowiedź:

Co sądzisz o tym filmiku teda? Wizualnie bardzo fajnie przedstawione.

[Precypitat]

@Al_Ganonim: fajne. Kiedyś przeczytałem dobre zdanie obrazujące to: pytać, co było przed wielkim wybuchem, to tak jakby pytać, co jest na północ od bieguna północnego.

[diam]

@Al_Ganonim: Nie wiem czy nie jest bezpieczniej mówić tutaj o powstaniu "Obserwowalnego wszechświata". Raz, że się nie narazisz fanatykom teorii multiwszechświatów, a dwa, że łatwiej odnieść się tutaj do tego co jest tak jak określiłeś jednym wielkim "nic" poza jego granicami. Tego koniec końców na chwilę obecną możemy się jedynie domyślać i snuć teorie "bąbelkowe" :)
Fajnie jakbyś pociągnął jeszcze dalej temat ery rekombinacji, czyli tego okresu do 380.000 lat

[Dorogon]

@Goryptic: Ale raczej nigdy nam się nie uda dojść do takiego poziomu, by ogarnąć umysłem "nieistnienie". Bo żeby sobie coś wyobrazić, tak jak mówiłeś, to musimy sobie to... wyobrazić. Nawet wyobrażenie bezkresnego mroku nie jest nicością. Ja bym to ujął tak, że nieistnienie wszechświata wyglądało tak, jak wygląda w twoich myślach, kiedy o nim nie myślisz ^^

[Zwanek]

@Al_Ganonim:
-Otwórz w pis
-"No długi jest..."
-"Ale ciekawy za to..."
-Dodaj do ulubionych co by później przeczytać
-Zapomnij na zawsze