Skip to main content
Global

29: Big Bang

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    176750

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Katika sura zilizopita, tulichunguza yaliyomo ya ulimwengu - sayari, nyota, na galaxies-na kujifunza jinsi vitu hivi vinabadilika na wakati. Lakini vipi kuhusu ulimwengu kwa ujumla? Ni umri gani? Ilionekana kama nini mwanzoni? Je, imebadilikaje tangu wakati huo? Je! Hatima yake itakuwa nini?

    Cosmology ni utafiti wa ulimwengu kwa ujumla na ni suala la sura hii. Hadithi ya cosmology uchunguzi kweli huanza katika 1929 wakati Edwin Hubble kuchapishwa uchunguzi wa redshifters na umbali kwa sampuli ndogo ya galaxies na ilionyesha matokeo ya kisha mapinduzi kwamba tunaishi katika kupanua ulimwengu - moja ambayo katika siku za nyuma ilikuwa denser, moto, na laini. Kutokana na ugunduzi huu wa mapema, wanaastronomia walianzisha utabiri wengi kuhusu asili na mageuzi ya ulimwengu na kisha wakajaribu utabiri huo kwa uchunguzi. Katika sura hii, tutaelezea kile tunachojua tayari kuhusu historia ya ulimwengu wetu wenye nguvu na kuonyesha baadhi ya siri zilizobaki.

    • 29.1: Umri wa Ulimwengu
      Cosmology ni utafiti wa shirika na mageuzi ya ulimwengu. Ulimwengu unapanua, na hii ni mojawapo ya pointi muhimu za mwanzo za uchunguzi kwa nadharia za kisasa za cosmological. Uchunguzi wa kisasa unaonyesha kwamba kiwango cha upanuzi hakikuwa mara kwa mara katika maisha yote ya ulimwengu. Awali, galaxi zilipokuwa karibu pamoja, madhara ya mvuto yalikuwa na nguvu zaidi kuliko madhara ya nishati ya giza, na kiwango cha upanuzi ulipungua hatua kwa hatua.
    • 29.2: Mfano wa Ulimwengu
      mfano kwamba ni isotropic na homogeneous (sawa kila mahali) ni makadirio nzuri ya ukweli. Ulimwengu unapanua, ambayo inamaanisha kwamba ulimwengu unabadilika kwa kiwango na wakati; nafasi inaenea na umbali hukua kubwa kwa sababu sawa kila mahali kwa wakati fulani. Uchunguzi unaonyesha kwamba wiani wa wingi wa ulimwengu ni chini ya wiani muhimu. Kwa maneno mengine, hakuna jambo la kutosha katika ulimwengu kuacha upanuzi.
    • 29.3: Mwanzo wa Ulimwengu
      Ulimwengu hupungua kama unavyozidi. Nishati ya photoni imedhamiriwa na joto lao, na mahesabu yanaonyesha kuwa katika ulimwengu wa moto, mapema, photoni zilikuwa na nishati nyingi ambazo zikigongana, zinaweza kuzalisha chembe za nyenzo. Ulimwengu ulipopanuka na kupozwa, protoni na nyutroni zilianzishwa kwanza, halafu zikaja elektroni na positroni. Kisha, athari za fusion zilizalisha deuterium, heliamu, na viini vya lithiamu.
    • 29.4: Background ya microwave ya Cos
      Wakati ulimwengu ukawa baridi kutosha kuunda atomi za hidrojeni zisizo na upande, ulimwengu ukawa wazi kwa mionzi. Wanasayansi wamegundua mionzi ya microwave ya cosmic (CMB) kutoka wakati huu wakati wa ulimwengu wa moto, mapema. Vipimo na COBE satellite kuonyesha kwamba CMB vitendo kama blackbody na joto la 2.73 K. kushuka kwa thamani ndogo katika CMB kutuonyesha mbegu za miundo mikubwa katika ulimwengu.
    • 29.5: Ulimwengu umefanywa kwa kweli?
      Asilimia ishirini na saba ya wiani muhimu wa ulimwengu hujumuisha jambo la giza. Ili kuelezea jambo la giza sana, baadhi ya nadharia za fizikia zinatabiri kuwa aina za ziada za chembe zinapaswa kuwepo. Aina moja imepewa jina la WIMPs (dhaifu kuingiliana chembe kubwa), na wanasayansi sasa wanafanya majaribio ya kujaribu kuchunguza katika maabara. Jambo la giza lina jukumu muhimu katika kutengeneza galaxi.
    • 29.6: Ulimwengu wa mfumuko wa bei
      Mfano wa Big Bang hauelezei kwa nini CMB ina joto sawa katika pande zote. Wala haina kueleza kwa nini wiani wa ulimwengu ni karibu sana na wiani muhimu. Uchunguzi huu unaweza kuelezewa kama ulimwengu ulipata kipindi cha upanuzi wa haraka, ambao wanasayansi huita mfumuko wa bei, karibu 10—35 pili baada ya Big Bang. Nadharia mpya mpya za umoja (GUTs) zinatengenezwa ili kuelezea michakato ya kimwili katika ulimwengu kabla na wakati ambapo mfumuko wa bei ulitokea.
    • 29.7: Kanuni ya Anthropic
      Hivi karibuni, cosmologists wengi wamebainisha kuwa kuwepo kwa wanadamu kunategemea ukweli kwamba mali nyingi za ulimwengu - ukubwa wa kushuka kwa wiani katika ulimwengu wa mapema, nguvu ya mvuto, muundo wa atomi-walikuwa haki tu. Wazo kwamba sheria za kimwili lazima ziwe njia zilivyo kwa sababu vinginevyo hatukuweza kuwa hapa kuzipima inaitwa kanuni ya anthropic. Wanasayansi wengine wanafikiri kwamba kunaweza kuwa na wingi wa ulimwengu wote, ambapo yetu ni moja tu.
    • 29.E: Big Bang (Mazoezi)

    Thumbnail: Mchoro huu unaonyesha Telescope ya James Webb Space, ambayo kwa sasa imepangwa kuzinduliwa mwaka 2018. Sunshade ya fedha inavua kioo cha msingi na vyombo vya sayansi. Kioo cha msingi ni mita 6.5 (futi 21) mduara. Kabla na wakati wa uzinduzi, kioo kitawekwa. Baada ya darubini kuwekwa kwenye obiti yake, watawala wa ardhi wataamuru kuifungua pembe za kioo. Kuona galaxi za mbali ambazo mwanga wake umebadilishwa kwa wavelengths ndefu, darubini itachukua vyombo kadhaa vya kuchukua picha za infrared na spectra. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA).