Teori Big Bang mewakili percubaan terbaik kosmologi untuk membina semula 14000000 tahun kisah alam semesta berdasarkan sekumpulan kewujudan yang dapat dilihat hari ini.
Orang yang berlainan menggunakan istilah "Big Bang" dalam pelbagai cara. Kebanyakannya, ia menggambarkan arka alam semesta yang dapat dilihat kerana ia menipis dan disejukkan dari keadaan awal yang padat. Huraian ini merujuk kepada idea bahawa kosmos berkembang, satu prinsip luas yang sama dengan survival yang paling kuat dalam biologi yang beberapa akan mempertimbangkan untuk diperdebatkan.
Lebih khusus lagi, Big Bang juga boleh merujuk kepada kelahiran alam semesta yang dapat dilihat - ketika sesuatu berubah, memulakan peristiwa yang membawa kepada hari ini. Ahli kaji kosmologi telah berhujah selama beberapa dekad mengenai butiran pecahan sesaat, dan perbincangan berterusan hari ini.
Teori Big Bang klasik
Bagi kebanyakan sejarah manusia, pemerhati langit menganggapnya kekal dan tidak berubah. Edwin Hubble menceritakan kisah percubaan ini pada tahun 1920-an ketika pemerhatiannya menunjukkan kedua-dua galaksi di luar Bima Sakti itu wujud, dan cahaya mereka muncul terbentang - sebuah tanda bahawa mereka bergegas dari Bumi.
George Lemaîre, seorang ahli fizik Belgium kontemporari, menafsirkan data dari Hubble dan lain-lain sebagai bukti tentang alam semesta yang semakin berkembang, kemungkinan yang dibenarkan oleh persamaan medan relativiti umum yang baru diterbitkan Einstein. Berpikir mundur, Lemaître menyimpulkan bahwa galaksi pemisahan hari ini mesti dimulakan bersama dalam apa yang disebutnya "atom primeval."
Penggunaan awam pertama istilah moden untuk idea Lemaître sebenarnya berasal dari seorang kritikus - astronomi Inggeris Fred Hoyle. Pada 28 Mac 1949, Hoyle mencipta frasa semasa membela teori pilihannya tentang alam semesta abadi yang mencipta masalah untuk membatalkan pencairan pengembangan. Hoyle berkata tanggapan bahawa "semua perkara alam semesta dicipta dalam satu bang besar pada masa tertentu di masa lampau," adalah tidak rasional. Dalam wawancara kemudian, Hoyle menafikan secara sengaja mencipta nama fitnah, tetapi moniker itu terperangkap, banyak kekecewaan sesetengah orang.
"Big Bang adalah istilah yang sangat buruk," kata Paul Steinhardt, seorang kosmologi di Princeton. "The Big Stretch akan menangkap idea yang betul." Gambaran mental dari letupan menyebabkan semua jenis kekeliruan, menurut Steinhardt. Ia menyiratkan titik pusat, sempadan yang semakin berkembang, dan adegan di mana serpihan cahaya terbang lebih cepat daripada ketebalan yang lebih berat. Tetapi alam semesta yang berkembang tidak kelihatan seperti itu, katanya. Tidak ada pusat, tiada kelebihan, dan galaxies besar dan kecil semua slaid selain dengan cara yang sama (walaupun galaksi yang jauh jauh lebih cepat di bawah pengaruh kosmologi baru-baru ini tenaga gelap).
Terlepas dari namanya, teori Big Bang mendapati penerimaan meluas untuk keupayaan yang tidak tertandingi untuk menjelaskan apa yang kita lihat. Baki cahaya dengan zarah seperti proton dan neutron selama 3 minit pertama, sebagai contoh, biarkan unsur-unsur awal terbentuk pada kadar yang meramalkan jumlah helium dan atom cahaya yang lain.
"Terdapat tetingkap kecil pada masa di mana ia mungkin untuk membentuk nukleus," kata Glennys Farrar, ahli kosmologi di Universiti New York. "Selepas itu, alam semesta terus berkembang dan mereka tidak dapat mencari satu sama lain, dan sebelum ia terlalu panas."
Plasma berawan memenuhi alam semesta selama 378,000 tahun yang akan datang, sehingga penyejukan selanjutnya membolehkan elektron dan proton membentuk atom hidrogen neutral, dan kabus dibersihkan. Cahaya yang dipancarkan semasa proses ini, yang sejak itu diluaskan ke gelombang mikro, adalah penyelidik obyek yang paling awal yang diketahui dapat belajar secara langsung. Dikenali sebagai radiasi latar belakang kosmik gelombang mikro (CMB), ramai penyelidik menganggapnya sebagai bukti kuat bagi Big Bang.
Kemas kini letupan
Tetapi sebagai ahli kosmologi ditolak lebih jauh ke dalam momen-momen pertama alam semesta, cerita itu dibongkar. Persamaan relativiti umum mencadangkan suatu titik permulaan haba dan kepadatan yang tidak terhad - keunikan. Di samping tidak membuat banyak fizikal, asal-usul tunggal tidak sepadan dengan CMB yang licin dan datar. Keadaan turun naik dalam suhu dan ketebalan yang hebat akan menghasilkan langit dengan sifat-sifat yang berlainan, tetapi suhu CMB berbeza mengikut pecahan darjah. Kelengkungan ruang masa juga kelihatan agak rata, yang membayangkan keseimbangan awal perkara dan kelengkungan yang paling tidak diketahui ahli kosmologi.
Alan Guth mencadangkan gambaran baru mengenai pecahan pertama dalam dekad 1980-an, yang menunjukkan bahawa alam semesta menghabiskan momen-momennya yang paling awal yang semakin pesat berkembang daripada hari ini. Pada satu ketika, proses ini berhenti, dan memakai brek menghasilkan zarah zarah yang padat dan panas (tetapi tidak terhingga) yang mengambil tempat keunikannya. "Di dalam fikiran saya, saya fikir itu sebagai Big Bang, apabila alam semesta menjadi panas," kata Farrar.
Teori inflasi, seperti yang dipanggil, kini mempunyai banyak model bersaing. Walaupun tidak ada yang mengetahui banyak tentang apa yang membuat alam semesta berkembang dengan pesat, teori ini telah berkembang dengan sangat popular kerana keupayaannya untuk menerangkan CMB yang tidak dapat dijangka: Inflasi yang dipelihara turun naik kecil (yang berkembang menjadi kelompok galaksi hari ini), sambil meratakan yang utama. "Ini cerita yang sangat manis," kata Steinhardt, yang membantu mengembangkan teori itu. "Itulah yang kita katakan kepada anak-anak kita."
Di luar inflasi
Penyelidikan terkini telah memperkenalkan dua kedutan ke dalam cerita kosmik teori inflasi. Kerja oleh Steinhardt dan yang lain mencadangkan bahawa inflasi akan berhenti di sesetengah kawasan (seperti alam semesta kita yang dapat dilihat) tetapi terus menerus pada orang lain, menghasilkan pelbagai wilayah berasingan dengan "setiap sifat kosmologi yang boleh dibayangkan," seperti yang dinyatakan oleh Steinhardt. Ramai ahli fizik mendapati gambar "multiverse" ini tidak menggembirakan, kerana ia membuat ramalan yang tidak dapat dikesan.
Di hadapan eksperimen, ahli kosmologi menjangkakan bahawa inflasi sepatutnya menghasilkan gelombang galaksi yang merangkumi gelombang graviti di CMB semata-mata kerana menghasilkan suhu dan variasi kepadatan yang sedikit. Eksperimen semasa sepatutnya cukup sensitif untuk mencari mereka, tetapi riak ruang masa awal tidak ditunjukkan (walaupun terdapat penggera palsu pada tahun 2014).
Ramai penyelidik menanti ukuran CMB yang lebih tepat yang boleh membunuh, atau mengesahkan, banyak model inflasi yang masih berdiri. Walau bagaimanapun, ahli fizik lain tidak melihat kelancaran kosmos sebagai masalah sama sekali - ia bermula seragam dan tidak memerlukan penjelasan.
Walaupun para eksperimen berusaha untuk tahap ketepatan yang baru, sesetengah ahli teori telah berpaling dari inflasi untuk mencari cara lain untuk mengelilingi alam semesta. Sebagai contoh, Steinhardt bekerja pada model "melantun besar", yang mendorong jam permulaan kembali jauh, hingga tempoh pengecutan yang lebih awal yang melonggarkan masa ruang dan menetapkan tahap untuk pengembangan letupan. Beliau berharap bahawa sebelum terlalu lama, tandatangan baru, sebagai tambahan kepada masalah seperti kekurangan gelombang graviti kuno, akan menetapkan ahli kosmologi dengan kisah penciptaan yang baru untuk diberitahu. "Adakah terdapat ciri-ciri lain yang dapat dilihat?" Steinhardt berkata, "Tanya saya lagi dalam beberapa tahun dan saya harap ada jawapan."
Tambahan sumber:
