[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

[H.....o]

@Mordeusz: Jest jeszcze jedna opcja. Jeden się myli (lub nie - to mało istotne), a reszta udaje, że go rozumie :D.

[Tleilaxianin]

Uwaga, dla wszystkich zainteresowanych pytaniem Dlaczego nastąpił Wielki Wybuch troche mądrości z wikipedii:

Fluktuacje kwantowe mogą być, według hipotezy inflacji, źródłem pierwotnej struktury Wszechświata. Zgodnie z tą teorią, pierwotnie mały obszar przestrzeni został gwałtownie rozciągnięty do rozmiarów obserwowanego kosmosu. Doprowadziło to do zamrożenia w strukturze przestrzeni nieznacznych kwantowych fluktuacji, które rozciągnęły się do astronomicznych rozmiarów.

[IHaveThePower]

@Al_Ganonim:
1. Skoro wszechświat był tak gęsty, czemu nie był czarną dziurą?
2. Skoro nie wiemy co było przed erą plancka, to skąd wiemy, że nie było czasu i przestrzeni?

jak słyszę o tym, że big bang był wszędzie, jak mnie to drażni, aż się trzęsę :D
Wymiary mogą być czymś fizycznym? Jak mogły się zacząć? Skoro się zaczęły, gdzieś jest granica tych wymiarów jako fizyczna granica kosmosu?

Nie uchylaj się

[matonzo]

@grzylen:
Mam dokładnie takie same odczucie, idąc dalej można by porównać to do naszego serca - mięsień się kurczy i rozpręża :)

[MrDerinq]

@Al_Ganonim: Jednej rzeczy nie rozumiem. Była sobie kulka materii mniejsza od protonu i nagle, z partyzanta zaczęła się rozszerzać tworząc znany nam wszechświat. Skąd wzięła się ta drobina? Co się stało, jakie siły zadziałały, że ta kulka zaczęła się rozszerzać?

[L.....6]

Ponieważ większość komentarzy to astronomiczne herezje,

@Al_Ganonim: A Twoja wypowiedz to tylko domniemania grupy jakichś doktorków którzy też mocno teoretyzują.

[c.....r]

@Al_Ganonim: dla mnie najbardziej nasuwającym skę pytaniem jest skąd niesymetryczność wszechświata, widoczna chociażby w mapie rozkładu temparatury?

[RBBN]

@Al_Ganonim: Zawsze się zastanawiam skąd człowiek może wiedzieć co było początkiem tak pięknej struktury jaką jest Wszechświat. Czy to nie są dalej spekulacje? Czy nie jest to jedna z hipotez powstania naszego Wszechświatu? I czemu jednak mówimy na to 'wszechświat'? Czy określenie' świat' nie łapie wszystko w swoje ramy?

[bialoruskie_standardy]

NA JUTRO

[fledgeling]

@Al_Ganonim: czy czas = poziom ekspansji wszechświata?

[publiczny2010]

oś 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.

ale bełkot przed niczym nie było niczego,zrobiło się rozszerzanie świata i cyk powstali ludzie z bakterii.
Tak trudno przyjąć, ze to jednak bóg stworzył świat.

[ruthemann]

@Al_Ganonim: Może masz zatem pomysł, jak wyobrazić sobie wszechświat, który nie wymaga mówienia o jego zewnętrzu? Bo jeśli mówimy o wszechświecie, który ma jakieś konkretne wymiary, to nie sposób intuicyjnie sobie wyobrażać, że jest coś za nim.
Czy potrafisz opisać taki twór, który nie wymaga takiego zewnętrza?

[iskra-piotr]

@Al_Ganonim: Pobudzające logikę! :D Co widzę po komentarzach, oczywiście: "Co jest poza wszechświatem?" i "Co było przed?" <-czyli pytania których nie warto zadawać :D Ja na szczęście potrafię sobie tego nie wyobrażać i czuję się z tym dobrze, ale nasunęła mi się taka myśl:
Mówimy, że wszechświat się rozszerza, ale wiedzielibyśmy o tym tylko mając jakiś zewnętrzny układ odniesienia. Będąc wewnątrz nie jesteśmy w stanie jednoznacznie stwierdzić, czy on się rozszerza.

[M.....n]

@Al_Ganonim: Jak poza wszechswiatem nie istniej nic...to teoretycznie zakladajac, gdybysmy jakims sposobem znalezli sie na aktualnej granicy wszechswiata i ja przeszli to co by sie stalo?

[ruthemann]

@iskra-piotr:

właśnie nie wyobrażać sobie. To jest cholernie ciężkie zadanie i im więcej będziesz się starał, tym dalej będziesz od celu. Niestety. Bo to działa nieco wbrew takiej naszej typowej logice.

No ale ktoś jakieś metody chyba jednak ma, a te bazują na jakiś prostych pomysłach, które mogą choćby wskazać kierunek dociekań. To, że jakiś problem matematyczny jest trudny do opisania w sposób ścisły, nie znaczy, że pewne intuicje nie mogą

[M.....m]

@Al_Ganonim: Mnie się bardziej wydaje że wszechświat istniał zawsze i będzie istniał zawsze i nie ma nawet on końca (tak zwanej granicy). Takich skupisk galaktyk jakie są na około nas może być miliardy we wszechświecie. Tylko światło do nas jeszcze nie dotarło.Co o tym sądzisz? :)

[M.....m]

@Al_Ganonim: Z czarnymi dziurami tez jest ciekawie.

Każda galaktyka ma własna czarna dziurę .Może czarna dziura działa jak mieszadło i robi coś czarnej materii?.I tak powstają galaktyki ? może czarna dziura powstaje "nagle" i żadna gwiazda nie jest do tego potrzebna? może granica wszechświata to jest przestrzeń która nas otacza? :) i wszechświat się nie powiększa? skoro czarna dziura jest czarna i nic tam nie ma nawet światła. To może to

[Halav]

@Al_Ganonim: Ciekawi mnie jedna kwestia, jak wyglądało "życie na krawędzi"? Jeżeli wszechświat rozpływał się "z punku" w obrębie tego wszechświata część "cząstek" energii miała przykładowo po swojej prawej stronie inną "cząstkę" energii, a po lewej już nie. Czy jest to możliwe i jaki to miało wpływ na te cząstki graniczne?
Czy to coś jakby temperatura stygło w sposób inny niż rzednąc czy też mogło przykładowo wypromieniowywać energię (w kontekście granicznej cząstki),

[xortis]

@Goryptic: być może jestem ewenementem ale nie mam problemu z wyobrażeniem sobie niczego

[liberax]

@Al_Ganonim: No w koncu ktos to wytlumaczyl lopatologicznie... i wszystko jasne...