Μεγάλη Έκρηξη

Απεικόνιση της εξέλιξης του Σύμπαντος, από τη Μεγάλη Έκρηξη και μετά.

Απεικόνιση της εξέλιξης του Σύμπαντος.

Η Μεγάλη Έκρηξη (αγγλικά: Big Bang, Μπιγκ Μπανγκ) είναι κοσμολογική επιστημονική θεωρία σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν δημιουργήθηκε από μια υπερβολικά πυκνή και θερμή κατάσταση ύλης, πριν 13,787±0,020 δισεκατομμύρια χρόνια, χρόνος που θεωρείται ως η ηλικία του σύμπαντος. Η θεωρία αυτή για τη δημιουργία του Σύμπαντος είναι η πιο διαδεδομένη σήμερα στην επιστημονική κοινότητα. Ο όρος Big Bang χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον αστρονόμο Φρεντ Χόυλ σε ραδιοφωνική εκπομπή του BBC, το κείμενο της οποίας δημοσιεύθηκε το 1950. Ο Χόυλ δεν χρησιμοποίησε τον όρο για να περιγράψει μία θεωρία, αλλά για να ειρωνευθεί τη νέα ιδέα. Παρόλα αυτά, ο όρος επικράτησε, αποβάλλοντας το ειρωνικό του περιεχόμενο.

Θεωρία

Εισηγητής της θεωρίας υπήρξε ο Βέλγος Αββάς και αστρονόμος Ζωρζ Λεμαίτρ. Ύστερα από τις διαπιστώσεις ότι:

• Οι λύσεις της Θεωρίας της Σχετικότητας προέβλεπαν ως αρχή του Σύμπαντος μια μαθηματική ανωμαλία.
• Εφόσον η εντροπία (το μέτρο της αταξίας) του Σύμπαντος ολοένα και αυξάνει θα υπήρχε στιγμή στο παρελθόν με ελάχιστη εντροπία όπου η ύλη θα είχε τη μέγιστη δυνατή πυκνότητα.

Με βάση αυτές τις δύο παρατηρήσεις πρότεινε ως αρχή του Σύμπαντος το «πρωταρχικό άτομο», όπου ολόκληρη η μάζα του Σύμπαντος είναι συγκεντρωμένη σε ένα και μοναδικό σημείο και ο χωρόχρονος δεν έχει ακόμα δημιουργηθεί. Το «άτομο» αυτό κάποτε εξερράγη και από την ύλη που εκτοξεύθηκε δημιουργήθηκαν οι γαλαξίες και οι αστέρες.

Το 1948 ο Τζορτζ Γκάμοφ μελετώντας θεωρητικά την υπερβολικά πυκνή κατάσταση του αρχικού ατόμου συμπέρανε ότι:

• Το ήλιο και τα άλλα ελαφρά χημικά στοιχεία πρέπει να δημιουργήθηκαν εντός τεσσάρων δευτερολέπτων.
• Μια διάχυτη ισότροπη ακτινοβολία, απομεινάρι της μεγάλης έκρηξης, θα πρέπει να είναι ακόμα και σήμερα ανιχνεύσιμη.

Διαστολή του Σύμπαντος

Ο Αμερικανός αστρονόμος Έντγουιν Χαμπλ μετρώντας φάσματα πολλών γαλαξιών ανακάλυψε το «φαινόμενο της μετατόπισης προς το ερυθρό» (redshift), δηλαδή ότι οι γνωστές γραμμές των φασμάτων, όπως για παράδειγμα οι γραμμές του υδρογόνου έχουν μετατοπιστεί προς το ερυθρό. Αν η μετατόπιση προς το ερυθρό ερμηνευθεί με βάση το φαινόμενο Ντόππλρ-Φιζώ σημαίνει ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται από τη Γη και συνεπώς και μεταξύ τους. Αυτό θεωρείται απόδειξη της κοινής εκκίνησης στο απώτατο παρελθόν ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης που δημιούργησε το Σύμπαν.

Η παρατήρηση της μετατόπισης προς το ερυθρό φάσμα της κίνησης, δηλαδή, της απομάκρυνσης των γαλαξιών, ανήκει στον αστρονόμο/αστροφυσικό Έντγουιν Χάμπλ. Γνωστός και ως ο Νόμος του Χαμπλ για τη διαστολή του σύμπαντος, άρα και για την αρχή του. Διατυπώθηκε επισήμως από τους Χαμπλ και Χιούμασον το 1929. Προς τιμήν του, το τηλεσκόπιο που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, πήρε το όνομά του (Hubble Space Telescope - HST).

Ακτινοβολία μικροκυμάτων

Το 1965 οι φυσικοί Άρνο Πενζίας και Ρόμπερτ Γουίλσον παρατήρησαν μια μικρού μήκους (μικροκυματική) διάχυτη ισότροπη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, που ερχόταν δηλαδή ομοιόμορφα απ' όλες τις διευθύνσεις του Σύμπαντος, θερμοκρασίας 3 Κ (–270 °C), όπως αυτή που είχε προβλέψει ο Τζορτζ Γκάμοφ 17 χρόνια νωρίτερα.

Κατανομή γαλαξιών

Από την αρχή της διατύπωσης της θεωρίας της Μεγάλης Εκρήξεως διαπιστώθηκε ότι η πυκνότητα των γαλαξιών θα πρέπει να μειώνεται αυξανόμενης της ηλικίας του Σύμπαντος. Το φαινόμενο απέδειξε ο αστροφυσικός σερ Μάρτιν Ράιλ το 1974.

Αναπάντητα ερωτήματα

Δείτε επίσης: Χρονολόγιο του μακρινού μέλλοντος

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, παρά τις πειραματικές της επιβεβαιώσεις αφήνει και κάποια φυσικά και φιλοσοφικά ερωτήματα αναπάντητα, τα βασικότερα των οποίων είναι:

1. Προβλέπει ένα μικρότερο Σύμπαν από αυτό που υπάρχει σήμερα.
2. Δεν εξηγεί την Κοσμολογική Αρχή, αλλά τη δέχεται αξιωματικά, πράγμα ασυμβίβαστο με τη μαθηματική ανάλυση.
3. Τι υπήρχε πριν;
4. Γιατί δημιουργήθηκαν οι συγκεκριμένοι φυσικοί νόμοι και όχι κάποιοι άλλοι; Γιατί για παράδειγμα ο χωροχρόνος είναι τετραδιάστατος; (3 διαστάσεις του χώρου και μία διάσταση του χρόνου)

Απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα προσπάθησαν να δώσουν κάποιες άλλες θεωρίες.

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης έχει και πολλούς πολέμιους, εκτός από υποστηρικτές, οι οποίοι στηρίζουν διαφορετικές κοσμολογικές θεωρίες, όπως η Κοσμολογία της Συνεχούς Δημιουργίας ([εισήχθη το 1948 από τους Σερ Φρεντ Χόυλ, Χέρμαν Μπόντι και Τόμας Γκολντ) και η Θεωρία Λίντε.

Τον Φεβρουάριο του 2016 ανακοινώθηκε από τους επιστήμονες η επιτυχής παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων, μια εξέλιξη η οποία χαιρετίστηκε ως η μεγαλύτερη ανακάλυψη του αιώνα, καθώς μέσω της παρατήρησης τους μπορεί να μελετηθεί απευθείας η στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, κάτι που τα συμβατικά τηλεσκόπια τα οποία συλλέγουν ακτινοβολία φωτός αδυνατούσαν καθώς μπορούν να παρατηρήσουν μόνο έως 400.000 έτη μετά την Έκρηξη λόγω της μη επαρκούς διασποράς του φωτός.

Βιβλιογραφία

• Belušević, Radoje (2008). Relativity, Astrophysics and Cosmology. 1. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40764-4. OCLC 876678499. 
• Block, David L.· Puerari, Ivânio· Stockton, Alan· και άλλοι., επιμ. (2000). Toward a New Millennium in Galaxy Morphology: Proceedings of an International Conference 'Toward a New Millennium in Galaxy Morphology: from z=0 to the Lyman Break, held at the Eskom Conference Centre, Midrand, South Africa, September 13–18, 1999. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. doi:10.1007/978-94-011-4114-7. ISBN 978-94-010-5801-8. LCCN 00042415. OCLC 851369444.  "Reprinted from Astrophysics and Space Science Volumes 269–270, Nos. 1–4, 1999".
• Block, David L. (2012). «Georges Lemaître and Stigler's Law of Eponymy». Στο: Holder, Rodney D.· Mitton, Simon, επιμ. A Hubble Eclipse: Lemaitre and Censorship. Astrophysics and Space Science Library. 395. Heidelberg; New York: Springer. σελίδες 89–96. arXiv:1106.3928v2 . Bibcode:2012ASSL..395...89B. doi:10.1007/978-3-642-32254-9_8. ISBN 978-3-642-32253-2. ISSN 0067-0057. LCCN 2012956159. OCLC 839779611. 
• Carroll, Sean M. (n.d.). «Why Is There Something, Rather Than Nothing?». Στο: Knox, Eleanor· Wilson, Alastair, επιμ. Routledge Companion to the Philosophy of Physics. London: Routledge. arXiv:1802.02231v2 . Bibcode:2018arXiv180202231C. 
• Chow, Tai L. (2008). Gravity, Black Holes, and the Very Early Universe: An Introduction to General Relativity and Cosmology. New York: Springer. ISBN 978-0-387-73629-7. LCCN 2007936678. OCLC 798281050. 
• Christianson, Gale E. (1995). Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York: Farrar, Straus and Giroux. ISBN 978-0-374-14660-3. LCCN 94045995. OCLC 461940674. 
• Croswell, Ken (1995). Alchemy of the Heavens: Searching for Meaning in the Milky Way. Illustrations by Philippe Van (1st Anchor Books έκδοση). New York: Anchor Books. ISBN 978-0-385-47213-5. LCCN 94030452. OCLC 1100389944. 
• d'Inverno, Ray (1992). Introducing Einstein's Relativity. Oxford, UK; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. ISBN 978-0-19-859686-8. LCCN 91024894. OCLC 554124256. 
• Drees, William B. (1990). Beyond the Big Bang: Quantum Cosmologies and God. La Salle, IL: Open Court Publishing Company. ISBN 978-0-8126-9118-4. LCCN 90038498. OCLC 1088758264. 
• Farrell, John (2005). The Day Without Yesterday: Lemaître, Einstein, and the Birth of Modern Cosmology. New York: Thunder's Mouth Press. ISBN 978-1-56025-660-1. LCCN 2006272995. OCLC 61672162. 
• Frame, Tom (2009). Losing My Religion: Unbelief in Australia. Sydney: UNSW Press. ISBN 978-1-921410-19-2. OCLC 782015652. 
• Gibbons, Gary W.· Shellard, E.P.S.· Rankin, Stuart John, επιμ. (2003). The Future of Theoretical Physics and Cosmology: Celebrating Stephen Hawking's 60th Birthday. Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-82081-3. LCCN 2002041704. OCLC 1088190774. 
• Guth, Alan H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Foreword by Alan Lightman. London: Vintage Books. ISBN 978-0-09-995950-2. LCCN 96046117. OCLC 919672203. 
• Harris, James F. (2002). Analytic Philosophy of Religion. Handbook of Contemporary Philosophy of Religion. 3. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. ISBN 978-1-4020-0530-5. LCCN 2002071095. OCLC 237734029. 
• Harrison, Peter, επιμ. (2010). The Cambridge Companion to Science and Religion. Cambridge Companions to Religion. Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-71251-4. LCCN 2010016793. OCLC 972341489. 
• Hawking, Stephen W.· Ellis, George F. R. (1973). The Large-Scale Structure of Space-Time. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-20016-5. LCCN 72093671. OCLC 1120809270. 
• Hawking, Stephen W. (1988). A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes. Introduction by Carl Sagan; illustrations by Ron Miller. New York: Bantam Dell Publishing Group. ISBN 978-0-553-10953-5. LCCN 87033333. OCLC 39256652. 
• Hawking, Stephen W.· Israel, Werner, επιμ. (2010). General Relativity: An Einstein Centenary Survey. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-13798-0. LCCN 78062112. OCLC 759923541. 
• Kolb, Edward· Turner, Michael, επιμ. (1988). The Early Universe. Frontiers in Physics. 70. Redwood City, CA: Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-11604-5. LCCN 87037440. OCLC 488800074. 
• Kragh, Helge (1996). Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe. Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-02623-7. LCCN 96005612. OCLC 906709898. 
• Krauss, Lawrence M. (2012). A Universe From Nothing: Why there is Something Rather than Nothing. Afterword by Richard Dawkins (1st Free Press hardcover έκδοση). New York: Free Press. ISBN 978-1-4516-2445-8. LCCN 2011032519. OCLC 709673181. 
• Livio, Mario (2000). The Accelerating Universe: Infinite Expansion, the Cosmological Constant, and the Beauty of the Cosmos (Audio book performance by Tom Parks, Brilliance Audio). Foreword by Allan Sandage. New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-32969-5. LCCN 99022278. OCLC 226086793. 
• Manly, Steven L. (2011). Brandon, Jodi, επιμ. Visions of the Multiverse. Pompton Plains, NJ: New Page Books. ISBN 978-1-60163-720-8. LCCN 2010052741. OCLC 609531953. 
• Martínez-Delgado, David, επιμ. (2013). Local Group Cosmology. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-02380-2. LCCN 2013012345. OCLC 875920635.  "Lectures presented at the XX Canary Islands Winter School of Astrophysics, held in Tenerife, Spain, November 17–18, 2008."
• Milne, Edward Arthur (1935). Relativity, Gravitation and World-Structure. The International Series of Monographs on Physics. Oxford, UK; London: Clarendon Press; Oxford University Press. LCCN 35019093. OCLC 1319934. 
• Mitton, Simon (2011). Fred Hoyle: A Life in Science. Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-18947-7. LCCN 2011293530. OCLC 774201415. 
• Olive, K.A. (2014). «Review of Particle Physics». Chinese Physics C 38 (9): 1–708. doi:10.1088/1674-1137/38/9/090001. PMID 10020536. Bibcode: 2014ChPhC..38i0001O. http://pdg.lbl.gov/2015/download/rpp2014-Chin.Phys.C.38.090001.pdf. Ανακτήθηκε στις 13 December 2019. 
• Partridge, R. Bruce (1995). 3K: The Cosmic Microwave Background Radiation. Cambridge Astrophysics Series. 25 (Illustrated έκδοση). Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-35808-8. LCCN 94014980. OCLC 1123849709. 
• Peacock, John A. (1999). Cosmological Physics. Cambridge Astrophysics Series. Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-42270-3. LCCN 98029460. OCLC 60157380. 
• Penrose, Roger (1989). «Difficulties with Inflationary Cosmology». Στο: Fenyves, Ervin J., επιμ. Fourteenth Texas Symposium on Relativistic Astrophysics. Annals of the New York Academy of Sciences. 571. New York: New York Academy of Sciences. σελίδες 249–264. Bibcode:1989NYASA.571..249P. doi:10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x. ISBN 978-0-89766-526-1. ISSN 0077-8923. LCCN 89014030. OCLC 318253659.  "Symposium held in Dallas, Tex., Dec. 11-16, 1988."
• Penrose, Roger (2007). The Road to Reality (1st Vintage Books έκδοση). New York: Vintage Books. ISBN 978-0-679-77631-4. LCCN 2008274126. OCLC 920157277.  The 2004 edition of the book is available from the Internet Archive. Retrieved 20 December 2019.
• Roos, Matts (2012). «Expansion of the Universe – Standard Big Bang Model». Στο: Engvold, Oddbjørn· Stabell, Rolf· Czerny, Bozena· Lattanzio, John, επιμ. Astronomy and Astrophysics. Encyclopedia of Life Support Systems. II. Ramsey, Isle of Man: UNESCO in partnership with Eolss Publishers Co. Ltd. arXiv:0802.2005 . Bibcode:2008arXiv0802.2005R. ISBN 978-1-84826-823-4. OCLC 691095693. 
• Ryden, Barbara Sue (2003). Introduction to Cosmology. San Francisco: Addison-Wesley. ISBN 978-0-8053-8912-8. LCCN 2002013176. OCLC 1087978842. 
• Silk, Joseph (2009). Horizons of Cosmology: Exploring Worlds Seen and Unseen. Templeton Science and Religion Series. Conshohocken, PA: Templeton Press. ISBN 978-1-59947-341-3. LCCN 2009010014. OCLC 818734366. 
• Singh, Simon (2004). Big Bang: The Origin of the Universe (1st U.S. έκδοση). New York: Fourth Estate. Bibcode:2004biba.book.....S. ISBN 978-0-00-716220-8. LCCN 2004056306. OCLC 475508230. 
• Tanabashi, M. (2018). «Review of Particle Physics». Physical Review D 98 (3): 1–708. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001. PMID 10020536. Bibcode: 2018PhRvD..98c0001T. 
• Tolman, Richard C. (1934). Relativity, Thermodynamics and Cosmology. The International Series of Monographs on Physics. Oxford, UK; London: Clarendon Press; Oxford University Press. ISBN 978-0-486-65383-9. LCCN 34032023. OCLC 919976. 
• Woolfson, Michael (2013). Time, Space, Stars & Man: The Story of Big Bang (2nd έκδοση). London: Imperial College Press. ISBN 978-1-84816-933-3. LCCN 2013371163. OCLC 835115510. 
• Wright, Edward L. (2004). «Theoretical Overview of Cosmic Microwave Background Anisotropy». Στο: Freedman, Wendy L., επιμ. Measuring and Modeling the Universe. Carnegie Observatories Astrophysics Series. 2. Cambridge, UK: Cambridge University Press. σελ. 291. arXiv:astro-ph/0305591 . Bibcode:2004mmu..symp..291W. ISBN 978-0-521-75576-4. LCCN 2005277053. OCLC 937330165. 
• Yao, W.-M. (2006). «Review of Particle Physics». Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 33 (1): 1–1232. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. Bibcode: 2006JPhG...33....1Y. http://pdg.lbl.gov/2006/download/rpp-2006-book.pdf. Ανακτήθηκε στις 16 December 2019. 
• Μανιμάνης, Βασίλειος Ν.: «Τι υπήρξε πριν τη δημιουργία του Σύμπαντος;», Περισκόπιο της Επιστήμης, τεύχος 215 (Μάρτιος 1998), σσ. 62-69.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Alpher, Ralph A.; Herman, Robert (August 1988). «Reflections on Early Work on 'Big Bang' Cosmology». Physics Today 41 (8): 24–34. doi:10.1063/1.881126. Bibcode: 1988PhT....41h..24A. 
• Barrow, John D. (1994). The Origin of the Universe. Science Masters. London: Weidenfeld & Nicolson. ISBN 978-0-297-81497-9. LCCN 94006343. OCLC 490957073. 
• Davies, Paul (1992). The Mind of God: The Scientific Basis for a Rational World. New York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-671-71069-9. LCCN 91028606. OCLC 59940452. 
• Lineweaver, Charles H.; Davis, Tamara M. (March 2005). «Misconceptions about the Big Bang». Scientific American 292 (3): 36–45. https://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/LineweaverDavisSciAm.pdf. Ανακτήθηκε στις 23 December 2019. 
• Mather, John C.· Boslough, John (1996). The Very First Light: The True Inside Story of the Scientific Journey Back to the Dawn of the Universe (1st έκδοση). New York: Basic Books. ISBN 978-0-465-01575-7. LCCN 96010781. OCLC 34357391. 
• Riordan, Michael; Zajc, William A. (May 2006). «The First Few Microseconds». Scientific American 294 (5): 34–41. doi:10.1038/scientificamerican0506-34a. Bibcode: 2006SciAm.294e..34R. https://rhig.physics.yale.edu/Summer2014/sc%20am%20-%20zjac%20and%20riordan.pdf. 
• Singh, Simon (2005). Big Bang: The Origin of the Universe (στα Αγγλικά) (Harper Perennial; illustrated έκδοση). New York, New York: Harper Perennial. ISBN 978-0007162215. 
• Weinberg, Steven (1993). The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe (Updated έκδοση). New York: Basic Books. ISBN 978-0-465-02437-7. LCCN 93232406. OCLC 488469247.  1st edition is available from the Internet Archive. Retrieved 23 December 2019.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Once Upon a Universe Αρχειοθετήθηκε 22 June 2020 στο Wayback Machine. – STFC funded project explaining the history of the universe in easy-to-understand language
• "Big Bang Cosmology" – NASA/WMAP Science Team
• "The Big Bang" – NASA Science
• "Big Bang, Big Bewilderment" – Big bang model with animated graphics by Johanne Koelman
• Cosmology στο Curlie
• "The Trouble With "The Big Bang"" – A rash of recent articles illustrates a longstanding confusion over the famous term. by Sabine Hossenfelde.
• Open Directory Project: Cosmology Αρχειοθετήθηκε 2009-02-02 στο Wayback Machine.
• PBS.org, "From the Big Bang to the End of the Universe. The Mysteries of Deep Space Timeline"
• "Welcome to the History of the Universe". Penny Press Ltd.
• Cambridge University Cosmology, "The Hot Big Bang Model". Includes a discussion of the problems with the big bang.
• Smithsonian Institution, "UNIVERSE! - The Big Bang and what came before".
• D'Agnese, Joseph, "The last Big Bang man left standing, physicist Ralph Alpher devised Big Bang Theory of universe". Discover, July 1999.
• Felder, Gary, "The Expanding Universe".
• LaRocco, Chris and Blair Rothstein, "THE BIG BANG: It sure was BIG!!".
• Lerner, Eric: "The Big-Bang Never Happened".
• Mather, John C., and John Boslough 1996, The very first light: the true inside story of the scientific journey back to the dawn of the universe. ISBN 0-465-01575-1 p.300
• Shestople, Paul, ""Big Bang Primer" Αρχειοθετήθηκε 2006-05-16 στο Wayback Machine..
• Singh, Simon, Big Bang: the origin of the universe, Fourth Estate (2005). A historical review of the big bang. Sample text and reviews can be found at
• Wright, Edward L., "Brief History of the Universe".