დიდი აფეთქების თეორია

                 დიდი აფეთქების თეორია

                                                      

                                                            კოსმოლოგია

 სამყაროს წარმოქმნის და ევოლუციის დღეისათვის ყველაზე მიღებული კოსმოლოგიური მოდელი. დიდი აფეთქების თეორიის მიხედვით სამყარო წარმოიქმნა უსასრულო სიმკვრივის და ტემპერატურის მდგომარეობიდან დაახლოებით 14 მილიარდი წლის წინ 10-⁴³ წამში (პლანკის დრო). ამ საწყისი სინგულარული მდგომარეობის შესწავლა ზოგადი ფარდობითობის თეორიის ფარგლებში შეუძლებელია და იმ დროს მიმდინარე პროცესების შესწავლა საჭიროებს კვანტური გრავიტაციის თეორიას, რომელიც ჯერ არ არის დამუშავებული. ამ დროიდან მოყოლებული, სხვადასხვა ეპოქაში განსხვავებული ტემპებით, სამყარო ფართოვდება, ხოლო მისი ტემპერატურა თანდათან ეცემა.

იხ. ვიდეო

• 0 წმ. – დიდი აფეთქება. იწყება სამყაროს გაფართოება.
• 10-⁴³ წმ. – პლანკის დრო. სამყაროს რადიუსია 10-³⁵ სმ. (პლანკის სიგრძე). ტემპერატურა დაახლ. 10 ³² K. ამ მომენტამდე სამყაროს ჰქონდა სრული სიმეტრია: ოთხივე ფუნდამენტური ურთიერთქმედება გაერთიანებული იყო. თანამედროვე ფიზიკისთვის უცნობია უფრო ადრეული სტადია (არსებობს მხოლოდ ვარაუდები). “პლანკის დროს” შემდეგ სიმეტრია ირღვევა; გრავიტაცია ცალკევდება. 4 ურთიერთქმედება ჯერ კიდევ გაერთიანებულია. სამყარო შედის “დიდი გაერთიანებული თეორიის” ერაში (GUT).
• 10 ^-35 წმ. – ტემპერატურა ვარდება 10 ²⁸ K-მდე. სამყარო შედის “ცრუ ვაკუუმის” ერაში. ვაკუუმის ენერგია ზრდის ინფლაციას. 10 ^-32 წმ. სამყარო გრეუფრუტის ზომიდან მზის სისტემის მოცულობის ხდება.
• 10 ^-35 წმ. -დან ინფლაცია ნელდება. იწყება “ნამდვილი ვაკუუმის” ერა.
• 10 ^-10 წმ. ტემპერატურა ვარდება 10 ¹⁵ K-მდე. რადიაცია მძლავრდება. იწყება რადიაციით-დომინირებული ერა. ფოტონებს საკმარისი ენერგია აქვთ იმისთვის, რომ გადაიქცნენ ნაწილაკი/ანტინაწილაკის წყვილად (მანამ, სანამ E>mc², სადაც E არის ფოტონის ენერგია და m ნაწილაკი/ანტინაწილაკის მასსა).
• 10 ^-4 წმ. ტემპერატურა ვარდება 10 ¹³ K-მდე. კვარკების შესაქმნელად სამყაროში უკვე არასაკმარისი ენერგიაა.
• 10 ^-3 წმ. ტემპერატურა ვარდება 10 ¹² K-მდე. პროტონების შესაქმნელად სამყაროში უკვე არასაკმარისი ენერგიაა. ამ დროისთვის უკვე წარმოქმნილია ყველა პროტონი, რაც კი არსებობს და ოდესმე იარსებებს სამყაროში.
• 10 ^-3 წმ.-დან 100 წმ.-მდე – ნუკლეოსინთეზის ერა. პროტონები ერთმანეთთან რეაქციაში შედიან. ამ ერის დასასრულისთვის ტემპერატურა ვარდება 10 ⁹ K-მდე. თერმობირთვული რეაქციები ჩერდება. სამყაროს შემადგენლობაა: დაახ. 70% წყალბადი და 25% ჰელიუმი. ჩანს დეუტერიუმის, ლითიუმის, ბორონის და ბერილიუმის კვალი.
• 100 წამიდან - 300 000 წლამდე - ბირთვული ერა. სამყარო მთლიანად იონიზირებულია და აგრძელებს გაფართოებას. სამყარო რადიაციისადმი გაუმჭვირვალე ხდება, რადგან თავისუფალი ელექტრონები კარგი შთამთქმელები არიან. სამყარო თერმულ წონასწორობაშია.
• 300 000 წლიდან - ტემპერატურა ვარდება 3000 K-მდე. ელექტრონებს და პროტონებს უკვე შუძლიათ ატომის შედგენა. სამყარო ხდება გამჭვირვალე. რადიაცია და მატერია ცალკავდება – ისინი უკვე აღარ არიან თერმულ წონასწორობაში. სამყარო ხდება მატერიით-დომინირებული.
• დაახლ. 10 ⁸ წელი - კოსმოსური ღრუბლებიდან და გაზიდან იქმნება ვარსკვლავთა პირველი პოპულაცია. მასიური ვარსკვლავები ქმნიან მეტალებს (ყველაფერი, რაც მძიმეა წყალბადზე და ჰელიუმზე). ფორმირებას იწყებენ გალაქტიკები. უხვადაა მეტალის მტვერი.
• 7 მილიარდი წელი (დაახ.) – ფორმირდება მზე და მზის სისტემა.
• 13,7 მილიარდი წელი (დაახ.) – თანამედროვე კოსმოსი.

დღეისათვის, სამყაროს ტემპერატურა 2.7 კელვინია. ბოლო წლების დაკვირვებები, როგორიცაა მაგალითად ა ტიპის ზეახალი ვარსკვლავები, გვიჩვენებს, რომ სამყარომ დაიწყო აჩქარებით გაფართოება. ამის სავარაუდო მიზეზად მიიჩნევა ე.წ. ბნელი ენერგია(ინგლ. Dark Energy), სამყარო გადადის ბნელი ენერგიით დომინირებულ ეპოქაში.

დღეისათვის, უშორესი მანძილი, რომელზედაც მეცნიერებას ძალუძს დაინახოს - არის დაახ. 14 მილიარდი სინათლის წელი. იმის იქით იშლება კოსმოლოგიური ჰორიზონტი, რადგან უფრო შორი მაძილიდან დრო არ ჰქონდა არანაირ ინფორმაციას და სიგნალს ჩვენამდე მოეღწია.

თეორიის დამადასტურებელი ასტრონომიული დაკვირვებები

მიუხედავად იმისა, რომ დიდი აფეთქების, ისევე როგორც ნებისმიერი კოსმოლოგიური თეორიის, უშუალოდ "ექსპერიმენტულად დადასტურება" რიგ შემთხვევებში შეუძლებელია, თანამედროვე ფიზიკოსების აბსოლუტურ უმრავლესობას მის სისწორეში ეჭვი არ ეპარება, რადგან მოდელის მრავალი თეორიული წინასწარმეტყველება ასტრონომიული დაკვირვებებით დასტურდება. მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია დაკვირვებებით დადასტურებული ჰაბლის კანონი, ფონური მიკროტალღოვანი რადიაციის არსებობა და სამყაროს შემადგენელ ქიმიურ ელემენტთა მასების ფარდობა. სამყაროს რომ არ ჰქონოდა დასაწყისი (ანუ, არ მომხდარიყო დიდი აფეთქება), მაშინ მთელი წყალბადის მარაგი დიდი ხნის წინ დაიწვებოდა და გარდაიქმნებოდა ჰელიუმად (თერმობირთვული პროცესი).
                                     
დროის შკალა მათემატიკური გაფართოვება სივრცის, სადაც სივრცე, ჰიპოთეზის ჩათვლით არა დამზერითი ნაწილი სამყაროსი. მარცხნივ მრგვალი განყოფილებები. მარცხნივ  მიმდინარეობს ინფლაციის ეპოქაში ასევე ცენტრში გაფართოვება ჩქარდება (კონცეფცია მხატვარის მათტაბებში)

გარდა გაფართოების სამყაროს თეორიისა არსებობს ასევე სტაციონარული სამყაროს თეორია - ანუ არ განიცდის ევულუციას და აქვს საწყისი და არა ბოლო დროში. ნაწილი მომხრეები ასეთი თვალსაზრისის უარყოფენ სამყაროს გაფართოებას, ხოლო წითელი წანაცვლებას ხსნიან ჰიპოთეზით ,, დაბერების სინათლის''. თუმცა როგორც ირკვევა გარკვეულწილად ეწინაამღდეგება დაკვირვებას, ზეახალ ვარსკვლავებზე (სუპერნოვა) აფეტქების ხანგრძლიოვაბას დაშორებას ჩვენამდე. სხვა ვარიანტით, სამყაროს გაფართოების უარყობის მომხრეები, წარმოდგენენ თერიას სტაციონალუსი სამყაროსი ფ. ჰოილის ის ასევე ეწინაამღდეგება თანამედროვე  დაკვირვებებს. იხ. ვიდეო