interaktívne zoznámenie s kozmom
|
|
interaktívne zoznámenie s kozmom |
Teraz ste tu: Stefanik » Fyzika a astronómia » Modely vesmíru späť na astroportal.sk
V roku 1915 publikoval Albert Einstein (1879 - 1955) všeobecnú teóriu relativity, z nej vychádzajúci prvý model vesmíru uverejnil v roku 1917 holandský astronóm Wilhelm de Sitter (1872 - 1934). V roku 1922 publikuje ruský matematik a meteorológ Alexander Fridman (1888 - 1925) celú triedu riešení Einsteinových rovníc, v ktorých sa vzdialenosť medzi galaxiami aj priemerná hustota vesmíru menila s časom. Podľa hodnôt, ktoré nadobúdajú určité charakteristické veličiny, charakterizujúce rozpínanie vesmíru, modely predpovedajú, že vesmír sa bude buď navždy rozpínať alebo sa jeho dnešné rozpínanie časom zastaví a zmení sa na zmršťovanie. Na obrázku vpravo hore je znázornený polomer vesmíru R(t) ako funkcia času pre rôzne modely:
q je deceleračný (spomaľovací) parameter, na diagrame sú uvedené jeho hodnoty pre rôzne modely.
Veľa významných astrofyzikov odvodilo v ďalších rokoch iné zaujímavé modely rozpínajúceho sa vesmíru (na obr. je dvojrozmerný model rozpínajúceho sa vesmíru) - zvlášť významný je prínos belgického kozmológa Georga Lemaitra (1894 - 1966). Spoločným rysom všetkých týchto modelov je počiatok času v ktorom sa hmota vesmíru nachádzala skondenzovaná v stave s nekonečnou hustotou a nekonečne malom objeme priestoru.
V roku 1946 Američan George Gamow (1904 - 1968) prišiel s myšlienkou horúceho veľkého tresku (Big Bang), podľa ktorej bol vesmír v prvých okamihoch existencie mimoriadne horúci, čo umožnilo vznik prvých prvkov z protónov a neutrónov, ktoré obsahoval ranný vesmír.
Obtiažna predstava počiatku času a aj nesúlad veku Zeme s nižším odhadom veku vesmíru viedli v roku 1948 Američanov Freda Hoyla (*1915) a Thomasa Golda (*1920) k domnienke, že vesmír nemal počiatok v čase. Podľa tohto modelu - stacionárneho vesmíru (steady state), tvorba hmoty prebieha stále, takže pozorovateľ vidí ustálený obraz vesmíru.
Spor obidvoch predstáv vyriešil objav, ktorý urobili američania Arno Penzias (*1933) a Robert Wilson (*1938). V roku 1965 zistili, že v pásme centimetrových vĺn dopadá na našu Zem z celého kozmického priestoru rovnomerné slabé rádiové žiarenie, ktoré zodpovedá teplote necelých 3 K (-270°C). V nasledujúcich rokoch sa vďaka úsiliu mnohých rádioastronómov podarilo bezpečne dokázať, že toto žiarenie kozmického pozadia je pozostatkom (reliktom) po vysoko energetickom žiarení z obdobia niekoľko sto tisíc rokov po veľkom tresku. Tak bola potvrdená Gamowova hypotéza horúceho tresku.
Dnes už nikto nepochybuje o tom, že vesmír sa v čase vyvíja od horúceho ku chladnejšiemu stavu. Nedokážeme však zatiaľ dostatočne presne zistiť, či hustota hmoty vo vesmíre stačí na to, aby vzájomná príťažlivosť vesmírnych objektov raz niekedy zastavila dnešné rozpínanie, ktoré by potom prešlo na opačný proces - zmršťovanie vesmíru. K tomu by bolo potrebné, aby hustota hmoty vesmíru bola vyššia ako kritická hustota, ktorá je asi 2x10-26 kg m-3. Určenie presnej hodnoty strednej hustoty vesmíru komplikuje fakt, že nie všetka hmota vo vesmíre sa prejavuje žiarením (problém tmavej hmoty). Doterajšie pozorovania ukazujú, že v každom prípade sa skutočná hustota hmoty vo vesmíre málo líši od kritickej hustoty.
Súčasné modely vesmíru, ktoré v mnohom ovplyvňuje práca anglického teoretického fyzika Stephena Hawkinga (*1942) zásadne vychádzajú z makrofyziky. Vzťahy pre singularitu (čas pred Big Bangom) vyplývajú z Einsteinových rovníc, hoci podporujú teóriu veľkého tresku (Big Bangu). Fyzikálne zákony, z ktorých bola singularita odvodená, neplatia v momente singularity (ako vidieť nie všetko je vo fyzike vyriešené). Hawkingova teória vývoja vesmíru prikladá najväčší význam gravitácii. Gravitácia ovplyvňuje všetko, čo sa pohybuje v priestore a čase. V súčasnej dobe je budovaná kvantová gravitácia, ktorá spája pojem gravitácie v rámci obecnej teórie relativity s predstavami o dualite vlnenia častíc a s princípmi neurčitosti, na ktorých sa zakladá kvantová mechanika. Ide vlastne o teóriu všetkého, ktorú hľadajú tvorcovia nových všeobecných zákonov fyziky (napr. teórie strún). Všetko toto úsilie má jeden veľký cieľ - fyziku, ktorá by vysvetľovala deje v singularite a od nej vývoj vesmíru.
Posledná zmena:
© 2002 Štefánikova nadácia na podporu
astronómie na Slovensku (napíšte nám)