Toimetaja märkus: artikkel “Universum võiks olla 250 korda suurem kui see, mis on vaadeldav” kutsus meie lugejate seas esile tõsise diskussiooni. Mitmed väitsid, et UT-l peaks olema kosmoloogiaalane artiklite sari - kui soovite, siis Cosmology 101. Meie uusim kirjanik, Vanessa D’Amico, kes kirjutas eelnimetatud artikli, alustab täna sarja Cosmology 101, alustades selle algusest.
Kuidas universum sai alguse? See on üks kosmoloogia kõige pakilisemaid küsimusi ja tõenäoliselt ka mõni aeg sellest. Siinkohal alustan selgitusega, mida teadlased arvavad teadvat universumi elu esimestest kujunemissekunditest. Enam kui tõenäoline, et lugu pole päris see, mida võite arvata.
Alguses oli ... noh, me ei tea tegelikult. Üks kõige levinumaid väärarusaamu kosmoloogias on see, et universum sai alguse tohutult väikesest, hoomamatult tihedast materjalide kollektsioonist, mis äkki plahvatas, andes kosmose, nagu me seda tunneme. Sellel ideel on mitmeid probleeme, eriti eeldusel, mis tuleneb sündmusest, mida nimetatakse suureks pauguks. Tegelikult ei „midagi põrunud“. Plahvatuse mõiste tuletab meelde materjali laienevat mõõna, täites järk-järgult ruumi selle ümber; aga kui meie universum sündis, polnud ruumi. Ka polnud aega. Vaakumit polnud. Seal oli sõna otseses mõttes mitte midagi.
Siis sündis universum. Äärmiselt kõrge energia esimese 10 ajal-43 Selle elu sekundid muudavad teadlaste kosmose päritolu kohta lõpliku otsuse tegemise väga keeruliseks. Muidugi, kui kosmoloogidel on õigus selles osas, mis nende arvates võis järgmine juhtuda, pole sellel suurt tähtsust. Inflatsiooniteooria kohaselt on umbes 10-36 sekundit, läbis universum eksponentsiaalse laienemise perioodi. Mõne sekundi sekundi täpsusega suurendatakse ruumi umbes 10-ga78, eraldades kiiresti piirnevaid piirkondi mõõtmatute vahemaade abil ja õhutades kosmoseaja kangas pisikesi kvant kõikumisi.
Inflatsioon on ahvatlev teooria mitmel põhjusel. Esiteks selgitab see, miks me jälgime, et universum oleks homogeenne ja isotroopne suurtel skaaladel - see tähendab, et see näeb kõigis suundades ja kõigil vaatlejatel ühesugune. See selgitab ka seda, miks universum näib visuaalselt pigem tasapinnaline kui kõverjooneline. Ilma inflatsioonita vajab tasane universum ülitäpselt häälestatud algtingimusi; inflatsioon muudab selle peenhäälestuse siiski mastaapseks trikkiks. Tuttav analoogia: maapind meie jalgade all näib olevat tasane (kuigi me teame, et elame sfäärilisel planeedil), sest meie, inimesed, oleme maast palju väiksemad. Samuti on täispuhutud universum meie kohaliku vaateväljaga võrreldes nii tohutu, et see näib olevat ruumiliselt tasane.
Teooria kulgedes andis inflatsiooni lõpp universumile, mis nägi pisut välja selline, mida täna vaatleme. Vaakumi energia, mis suurendas inflatsiooni, muutus ootamatult teistsuguseks energiaks - selliseks, mis võiks tekitada elementaarosakesi. Sel hetkel (ainult 10-32 sekundit pärast universumi sündi) oli ümbritsev temperatuur nende osakeste aatomite või molekulide moodustamiseks veel liiga kuum; kuid sekundite kandmise ajal laienes ja jahtus ruum punktini, kus kvargid võiksid kokku tulla ja moodustada prootoneid ja neutroneid. Suure energiaga footonid viskavad ringi pidevalt, silmatorkavalt ja põnevalt laetud prootoneid ja elektrone.
Mis siis edasi juhtus? Kuidas sai see kaootiline mateeria- ja kiirgussupp organiseeritud struktuuri tohutuks avaruseks, mida me täna näeme? Mis juhtub universumiga tulevikus? Ja kuidas me teame, et see lugu on nii läinud? Tutvuge kindlasti järgmiste Cosmology 101 osamaksetega, et leida vastused neile küsimustele ja palju muud!
