ปรากฏการณ์ Big Bang คืออะไร กำเนิดเอกภพเริ่มต้นที่จุดที่เรียกว่า บิ๊กแบง บิ๊กแบงเป็นชื่อที่ตั้งขึ้นตามทฤษฎีการกำเนิดเอกภพ ปัจจุบันทฤษฎีบิกแบงเป็นที่ยอมรับกันมากขึ้น เพราะมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่สอดคล้องหรือเข้ากับ ทฤษฎีบิกแบง ก่อนเกิดบิกแบง เอกภพเป็นเพียงพลังงานเท่านั้น เป็นจุดเริ่มต้นของเวลาและจักรวาล
เอกภพในปัจจุบันประกอบด้วยกาแล็กซีหลายแสนล้านกาแล็กซี มีช่องว่างระหว่างกาแลคซีกว้างใหญ่จักรวาลมีขนาดใหญ่มากมีรัศมีอย่างน้อย 15 พันล้านปีแสงและมีอายุประมาณ 15 พันล้านปีแสง มีดาวฤกษ์ โลกเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่เป็นสมาชิกของดาราจักรของเรา บิ๊กแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการระเบิดครั้งใหญ่ที่แปลงพลังงานบางส่วนให้กลายเป็นสสาร มันได้วิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องและวิวัฒนาการเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดวงดาว ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตรูปแบบอื่นๆ
ในช่วงที่เกิดบิ๊กแบง สสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคมูลฐานที่เรียกว่า ควาร์ก อิเล็กตรอน นิวตริโน และโฟตอน ซึ่งมีพลัง เมื่ออนุภาคก่อตัวขึ้น จะเกิดปฏิอนุภาค (ปฏิอนุภาค) ยกเว้นนิวตริโนและแอนตินิวตริโนที่มีประจุตรงข้ามกัน ไม่มีประจุ เมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกัน มันจะหลอมรวมสสารเป็นพลังงานจนสิ้นสุด หากจำนวนอนุภาคในเอกภพเท่ากันกับปฏิอนุภาค เมื่อพบกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด กาแล็กซีไม่ได้ถือกำเนิดขึ้น ดวงดาวและระบบสุริยะ โชคดีในธรรมชาติ มีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค ดังนั้นเมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาค นอกจากพลังงานที่สร้างขึ้นแล้ว ยังมีอนุภาคเหลืออยู่ และนี่คืออนุภาคดั้งเดิมของเอกภพในปัจจุบัน
หลังจากบิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงถึง 10 ล้านล้านเคลวิน ควาร์กรวมตัวกันเป็นโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) และนิวตรอน สามนาทีหลังจากบิกแบง อุณหภูมิของเอกภพลดลงถึงหลายร้อยล้านองศาเคลวิน เป็นผลให้โปรตอนและนิวตรอนรวมกันเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม ในยุคแรกๆ เอกภพมีการขยายตัวอย่างรวดเร็ว 300,000 ปีหลังจากบิกแบง อุณหภูมิจะลดลงเหลือ 10,000 เคลวิน และนิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมจะดึงอิเล็กตรอนเข้าสู่วงโคจร อะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของฮีเลียมจะเกิดขึ้นตามลำดับ กาแล็กซีบิ๊กแบงก่อตัวขึ้นเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งพันล้านปี ไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นสารตั้งต้นภายในกาแลคซีที่ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ดวงแรก ธาตุที่หนักกว่าฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก
ข้อสังเกตที่สนับสนุนทฤษฎี ปรากฏการณ์ Big Bang คืออะไร
ปรากฏการณ์ Big Bang คืออะไร การขยายตัวของเอกภพฮับเบิลที่ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน กาแล็กซีจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นและไกลขึ้นตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น การทำความเข้าใจว่าดาราจักรที่อยู่ไกลออกไปเคลื่อนที่เร็วกว่าดาราจักรใกล้ หมายความว่าเอกภพกำลังขยายตัว ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้
การค้นพบอุณหภูมิปัจจุบันของจักรวาล ซึ่งเป็นอุณหภูมิพื้นหลังของจักรวาล ซึ่งขณะนี้ลดลงเหลือ 2.73 เคลวิน อีกทางหนึ่ง อุณหภูมิพื้นหลังถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 2 คน คือ Arno Penzias และ Robert Wilson จาก Bell Telephone Laboratories พ.ศ. 2508 นักวิทยาศาสตร์สองคนทดสอบระบบจูนเนอร์ของกล้อง กล้องโทรทรรศน์วิทยุดูเหมือนจะติดขัดตลอดเวลา กลางวันหรือกลางคืน ฤดูกาล หรือทิศทาง หลังจากทำความสะอาดเสาอากาศและยังคงมีสัญญาณรบกวนอยู่เหมือนเดิม ก็พบว่าสัญญาณที่หลงเหลืออยู่ในอวกาศนั้นเทียบได้กับพลังงานจากการแผ่รังสีของวัตถุดำ ที่อุณหภูมิประมาณ 2.73 เคลวิน หรือประมาณ 270 องศาเซลเซียส
ในทางกลับกัน Robert Dickey แห่งมหาวิทยาลัย Princeton, P.J.E.P. Bills, David Rolle และ David Wilkinson ได้ทำนายไว้นานแล้วว่า: ควรตรวจพบการแผ่รังสีที่หลงเหลือจากบิกแบงในปัจจุบัน ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ พลังงานจากทุกทิศทุกทางจึงมีปริมาณเทียบได้กับพลังงานที่แผ่ออกมา ร่างสีดำที่ประมาณ 2.73 เคลวินเป็นอีกแนวรับ ทฤษฎีบิกแบง
ประวัติ
ทฤษฎีบิกแบงวิวัฒนาการมาจากการสังเกตโครงสร้างของเอกภพและการพิจารณาทฤษฎีที่เป็นไปได้ ในปี 1912 เวสโต สลิเฟอร์ได้วัดการเคลื่อนที่แบบดอปเปลอร์ครั้งแรก ต่อมาพบว่า เนบิวลาเกือบทั้งหมดเคลื่อนตัวออกจากโลก เขาไม่ได้สรุปแนวคิดของจักรวาลวิทยาจากข้อเท็จจริงนี้ อันที่จริง ในเวลานั้น เนบิวลาเหล่านี้เป็น “เกาะจักรวาล” นอกทางช้างเผือกหรือไม่ ทศวรรษต่อมา อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน นักจักรวาลวิทยาและนักคณิตศาสตร์ชาวรัสเซียได้พัฒนาสมการของฟรีดแมนจากทฤษฎี ทำ แสดงว่าเอกภพกำลังขยายตัว ซึ่งขัดแย้งกับแบบจำลองเอกภพสถิตของไอน์สไตน์ ในปี พ.ศ. 2467 เอ็ดวิน ฮับเบิลวัดระยะทางไปยังเนบิวลาก้นหอยที่ใกล้ที่สุด ผลลัพธ์คือระบบดาวเหล่านี้เป็นกาแลคซีที่แยกจากกันจริงๆ การขยายตัวอย่างอิสระของสมการฟรีดมันน์ ผลลัพธ์นี้ชี้ให้เห็นว่าการถอยกลับของเนบิวลาเกิดจากการขยายตัวของเอกภพ
1931 Lematre พัฒนาผลงานของเขาต่อไป เขาเสนอแนวคิดที่ว่าจักรวาลกำลังขยายตัวเมื่อเวลาผ่านไป นี่เป็นจริงก็ต่อเมื่อจักรวาลหดตัวลงตามเวลาที่ย้อนกลับ และจะเป็นเช่นนั้นไปจนกว่าเอกภพจะไม่สามารถหดตัวได้อีกต่อไป ณ จุดหนึ่งก่อนเวลาและอวกาศจะถูกสร้างขึ้น มวลทั้งหมดของเอกภพถูกบีบอัดให้อยู่ในจุดเดียว นั่นคือ “อะตอมในยุคแรกเริ่ม” ทฤษฎีนี้สะท้อนความเชื่อโบราณเกี่ยวกับไข่จักรวาลซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเอกภพ
ในขณะเดียวกัน ฮับเบิลได้พัฒนามาตรวัดระยะทางหลายตัวตั้งแต่ปี พ.ศ. 2467 ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่บันไดระยะทางจักรวาล เขาใช้กล้องโทรทรรศน์ Hooker ขนาด 100 นิ้ว (2,500 มม.) ที่หอดูดาว Mount Wilson สิ่งนี้ทำให้สามารถประเมินระยะห่างระหว่างกาแลคซีจากการวัดเรดชิฟต์ได้ วัดก่อนหน้านี้โดย Slifer Hubble ได้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางและความเร็วในปี 1929 ความสัมพันธ์นี้เรียกว่า “ความเร็วผกผัน” กฎของฮับเบิล งานของเลอมัตสนับสนุนงานนี้ และเขาได้กำหนดหลักการพื้นฐานของจักรวาลวิทยาปรากฏการณ์ Big Bang คืออะไร
ภาพรวมของทฤษฎี
พิจารณาตรรกะการขยายตัวของเอกภพโดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ความหนาแน่นและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่สิ้นสุดเมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม เวลาที่ผ่านไปจะถูกจำกัดด้วยค่าบางอย่าง สถานะเริ่มต้นที่ร้อนและหนาแน่นนี้เรียกว่า ‘บิ๊กแบง’ และเชื่อว่าเป็น ‘จุดกำเนิด’ ของเอกภพ ผลการตรวจวัดการขยายตัวของซูเปอร์โนวาประเภท Ia ผลการตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล การวัดลำดับวิวัฒนาการของกาแล็กซีเชื่อว่าเอกภพมีอายุประมาณ 13.73 ± 120 ล้านปี ความใกล้เคียงกันของการวัดทั้งสามรองรับแบบจำลองแลมบ์ดา CDM (ΛCDM) ที่ให้รายละเอียดองค์ประกอบของเอกภพ สิ่งที่ต้องทำ
มีการคาดเดามากมายเกี่ยวกับสถานะเริ่มต้นของบิ๊กแบง อย่างไรก็ตาม แบบจำลองที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือจักรวาลทั้งหมดเป็นเนื้อเดียวกันและมีคุณสมบัติเหมือนกัน ซึ่งกันและกันในทุกทิศทางด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูงมาก มีอุณหภูมิและความดันสูงมาก จากนั้นจะขยายตัวอย่างรวดเร็วและเย็นลง ประมาณภายใน 10-35 วินาทีหลังจากขยาย เอกภพเข้าสู่สถานะขยายอย่างทวีคูณ ด้วยอนุภาคมูลฐาน คู่ปฏิปักษ์ของอนุภาคที่มีความเร็วเชิงสัมพัทธภาพสูงจะเกิดใหม่และยุบตัวในการชนกัน Baryogenesis รบกวนสภาวะสมดุลของโลก ปัจจุบัน มีสสารมากกว่าปฏิสสารในเอกภพ ควาร์กและเลปตอนก่อตัวน้อยกว่าแอนติควาร์กและแอนติเลปตอนประมาณ 1/30 ล้านเท่าปรากฏการณ์ Big Bang คืออะไร
เอกภพยังคงขยายตัวและเย็นลง นอกจากนี้ยังลดพลังงานทั่วไปของแต่ละอนุภาค ยุคทำลายสมมาตรประกอบด้วยแรงและพารามิเตอร์ของฟิสิกส์มูลฐานเมื่ออนุภาคมูลฐานอยู่ในรูปแบบปัจจุบัน ทำให้คาดเดาภาพได้ยาก ในการทดลองทางฟิสิกส์ของอนุภาค ควาร์กและกลูออนรวมกันภายใน 10-6 วินาทีเพื่อสร้างอนุภาคแบริออนจำนวนมาก เช่น โปรตอนและนิวตรอน มันไม่สูงพอที่จะก่อตัว อิเล็กตรอนและโพสิตรอนทำกระบวนการเดิมซ้ำประมาณ 1 วินาที หลังจากการทำลายล้างอย่างย่อยยับ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนที่เหลือจะไม่มีความเร็วสัมพัทธ์สูงมากอีกต่อไป (และนิวตริโน มีบทบาทรองลงมาอีก)