• piątek, 20 lipca 2018 r.

Historia Wielkiego Wybuchu

 

 

Teoria Wielkiego Wybuchu zwana też modelem wielkiego wybuchu została udowodniona teoretycznie i eksperymentalnie i jest zaakceptowana przez fizyków i astronomów, jako dokładna i poprawna. Do XX wieku świat był uważany za wieczny i statyczny.  W 1916 roku Einstein opublikował ogólną teorię względności, która umożliwiła pogląd, że świat jest dynamiczny. Wiemy z fizyki kwantowej, że w pustej przestrzeni nieustannie pojawiają się i znikają tzw. wirtualne cząstki.  To zjawisko jest nazywane kwantową pianą (quantum fam) lub kwantowa zupą. Te kwantowe fluktuacje są przypadkowe i nie mają żadnej przyczyny. Taki był początek wielkiego wybuchu 13.8 miliardów lat temu.

 

Od tego momentu ewolucja świata jest dobrze znana.

 

Tuż po wybuchu nastąpił okres szalonej inflacji i zmniejszenia temperatury. Po jednej sekundzie temperatura spadla do tryliona stopni i zaczęły tworzyć się protony oraz neutrony, składniki atomów. Po minucie nastąpiła fuzja protonów i neutronów, powstały lekkie atomy wodoru i helu.  W ciągu następnych 375 tysiącach lat temperaturę spadla do 5400 stopni.  W tej temperaturze światło i fale elektromagnetyczne mogły swobodnie wędrować przez cały świat. O wiele później około 300 do 500 milionów lat po wielkim wybuchu zaczęły powstawać gwiazdy i galaktyki. W tym czasie wewnątrz gwiazd utworzyły się ciężkie atomy, takie jak węgiel, azot, żelazo, krzem i tlen, które umożliwiły powstanie życia, no i nas. Określenia Big Bang użyl po raz pierwszy brytyjski astronom Fred Hole w 1949 roku. Natomiast idea Wielkiego Wybuchu powstała około roku 1920. Belgijski astronom i katolicki ksiądz Georges Lemaitre zaproponował rozważenie historii świata w kierunku wstecznym od stanu obecnego do samego początku, który później zyskał nazwę Big Bang. Lemaitre znal Einsteina i jego ogólną teorię względności. Dwa odkrycia przyczyniły się do udowodnienia prawdziwości teorii Wielkiego Wybuchu.  Na początku lat 20-tych XX wieku astronom z Mt Wilson Observatory Edwin Hubble (1889-1953) wykonał obserwacje odległych galaktyk i odkrył, że świat się powiększa oraz że im dalsze galaktyki tym szybciej się oddalają. Drugie odkrycie wykonali dwaj fizycy z Bell Labs, Arno Penzias i Robert Wilson. W 1964 roku odkryli istnienie tzw. cosmic microwave background radiation ( CMBR). Jest to elektromagnetyczny szum, pozostałość po wielkim wybuchu. Tym promieniowaniem jest skapany cały świat. Nie ma ono żadnego źródła we współczesnym świecie. To promieniowanie jest najstarszym materialnym obiektem mającym 13.8 miliardów lat. Za odkrycie CMBR Penzias i Wilson otrzymali w 1978 roku nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Profesor fizyki Uniwersytetu Caltech (California University of Technology) Sean Carroll podsumował stan teorii Wielkiego wybuchu tak: znamy dokładnie ewolucję świata od momentu czasu Plancka, który jest 10 do potęgi -43 sekundy. Dlaczego chcemy wiedzieć, co było w okresie czasu Plancka? Bo wtedy dowiedzielibyśmy czy świat istniał wiecznie czy tez powstał w okresie czasu Plancka. W 2012 roku ukazała się książka “Universe from Nothing”, w której autor profesor Lawrence Krauss opisał jak świat mógł powstać w pełni naturalnie, zgodnie ze znanymi już nam prawami fizyki.

 

 

Powstanie życia

 

Powstanie życia jest jednym z ważnych problemów, który czekają na pełne naukowe wyjaśnienie.  Przed biologiczną ewolucją, która wyjaśnia proces rozwoju żywych organizmów była ewolucja chemiczna, w której proste chemiczne struktury wzajemnie reagowały tworząc skomplikowane organiczne molekuły stanowiące obecnie niezbędne składniki żywych organizmów.  Jednym z fizyków, który zaproponował hipotezę opisująca spontaniczne powstanie organicznych struktur z nieożywionej materii jest profesor MIT Jeremy England. Teza Englanda wymaga potwierdzenia empirycznego, ale komputerowe symulacje pokazały, że proponowany proces syntezy jest realny. Biochemicy uważają że jeśli hipoteza Englanda okaże się prawdziwa to będzie ona równa teorii ewolucji Darwina. Trzeba pamiętać, że wzrost złożoności żywych organizmów od jednokomórkowej bakterii jest wyznaczony teorią biologicznej ewolucji. Jeśli zrozumiemy jak powstała bakteria to reszta będzie jasna.

Jak rozwinie się ludzka ewolucja w przyszłości? Professor MIT Max Tegmark opisał jeden możliwy scenariusz w książce “Life 3.0: Being Human in the Age of Artificial Intelligence”. To fascynująca lektóra głosząca, że inteligencja nie zależy od materiału, lecz od stopnia złożoności. Nasz mózg jest inteligentny, będąc tylko zbiorem chemicznych procesów i słabych prądów elektrycznych. Jego niezwykle mentalne funkcje są wynikiem równoległego działania 10 do 100 miliardów neuronów połączonych bilionem (10 do potęgi 12) dendrytów. Rozwój naturalnej inteligencji zajął długi czas rzędu 4 miliardów lat. Z tego powodu jest nam trudno zaakceptować, że był to proces naturalny a nie dzieło superinteligentnego stwórcy. W tym procesie rozwoju nie było ani celu ani optymalizacji. Inaczej mówiąc człowiek to rezultat przypadkowych mutacji plus biologicznej selekcji na przestrzeni niewyobrażalnie długiego czasu.

Janusz KowalikJanusz Kowalik jest emerytowanym profesorem matematyki i informatyki na Washington State University oraz byłym kierownikiem organizacji badań informatyki w firmie lotniczej Boeing Company w Seattle. Adres internetowy Janusza: j.kowalik@comcast.net

Podobne materiały

27 komentarzy

  1. Lucyan
    27 czerwca 2018 at 11:47 - odpowiedz

    "w pustej przestrzeni nieustannie pojawiają się i znikają tzw. wirtualne cząstki." 

    Czy to znaczy ze zakładamy, ze przed Wielkim  Wybuchem ISTNIALO cos takiego jak przestrzen? I co to jest "pusta"? Fizycy chyba zakładają te przestrzen i jakiestam pola. Z pustego (bez pola) nie nalejesz. Skąd sie wzieła  przestrzen?

  2. Hubert
    27 czerwca 2018 at 15:01 - odpowiedz

    Według scenariusza opartego o kosmologię bran, możliwe jest, aby nasz Wszechświat powstał w wyniku jednego z powtarzalnych etapów rozszerzania i zapadania przestrzeni.

    Szczerze mówiąc, zawsze bardziej mi się podobała teoria stanu stacjonarnego, którą poparł m.in. Fred Hoyle i Hermann Bondi.

    Może wielki wybuch był początkiem pewnego wielkiego fragmentu kosmosu, w którym mieszkamy, a nie całego kosmosu… ale to tylko takie drobne przypuszczenie.

    Kosmologia pozostaje nadal tajemnicza, bo wiele tematów jest niewyjaśnionych, np. to, że potrafimy oszacować ile jest ciemnej materii i energii, ale nie wiemy czym one są…

    Niektóre hipotezy zakładają, że wielki wybuch był w istocie białą dziurą – zjawiskiem odwrotnym do czarnej dziury – jest tutaj sporo wolnych interpretacji i poglądów na ten temat.

    Osobiście nie sądzę, żeby kiedykolwiek udało nam się dojść do istoty początku wszechświata (o ile w ogóle coś takiego istnieje) albo raczej jego nieskończoności.

  3. Greg
    27 czerwca 2018 at 15:23 - odpowiedz

    > Od tego momentu ewolucja świata jest dobrze znana.

    Nieprawda. Istnieje tylko  teoria, która na dzień dzisiejszy jest uznana za najbardziej przystającą do poznanych faktów. Wiele jednak jest rzeczy niewyjaśnionych, choćby tylko sprawa "ciemnej materii" i "ciemnej energii" stanowiących (prawdopodobnie) ~70% wypełnienia widzialnego Kosmosu. Do konkluzji "dobrze znane" – droga jeszcze daleka.

     

  4. Janusz
    Janusz
    27 czerwca 2018 at 21:00 - odpowiedz

    Pusta przestrzen to na przyklad wnetrze protonu gdzie nie ma materii oraz fal.

    Ewolucja swiata jest teoretycznie dobrze znana. Sa tez niewyjasnione zjawiska jakim jest czarna masa. Ale wiemy jak powstaly galaktyki, gwiazdy, ciezkie atomy itd.

    Stwierdzenie ze to tylko teoria jest argumentem  zwolennikow kreacjonizmu ktory nie jest nauka

    lecz  pogladem religijnym.

    • Greg
      27 czerwca 2018 at 22:16 - odpowiedz

      Jest ogromna różnica pomiędzy uznaniem ograniczeń własnej wiedzy a przywoływaniem religii do tłumaczenia rzeczy dotąd niewyjaśnionych. Nazywanie kogoś kreacjonistą, bo nie jest zadufańcem, uważającym, że wie wszystko o ewolucji Wszechświata to tania sztuczka.

    • Lucyan
      27 czerwca 2018 at 23:03 - odpowiedz

      "Pusta przestrzen to na przykład  wnetrze protonu gdzie nie ma materii oraz fal."  – dzis wiemy ze proton nie jest czastką  elemntarną. Elementarne są kwarki, protony  składają sie z trzech kwarkow. Tak wiec mowienia o "wnetrzu protonu" nie kupuje. Niemniej  pytanie  cały  czas aktualne i nie mamy teorii ktora mowi skąd sie wzieła (i czym jest) przestrzen.

      A jest chodzi o ciemną materie i ciemną energie to ostatnia teoria mowi,  ze ich .. nie ma. Izraelski fizyk Mordehai Milgrom wysunął teorie Mond, mowiącą ze siła  grawitacji nie maleje na duzych odleglosciach tak jak to chciał Newton, i wtedy ciemna materia niepotrzebna. Choc nie do konca, teoria MOND czesciowo eliminuje ciemna materie, ale nie do konca. 

  5. Janusz
    Janusz
    27 czerwca 2018 at 22:24 - odpowiedz

    Napisalem ze od momentu czasu Plancka rozwoj swiata jest znany, poniewaz zaczely dzialac prawa fizyki ktore umozliwily  matematyczne modelowanie. Kilka lat temu  rozwoj  swiata  zostal symulowany komputerem z duza dokladnoscia. Nie mozemy eksperymentalnie w laboratorium  odtworzyc  ewolucji swiata.Mozemy tylko uzyc prawa fizyki i komputera i symulowac rozwoj w czasie. Jesli symulowany swiat po 13.8 milierdach latv ewolucji zgadza sie z obserwacjami to mozemy zalozyc ze znamy historie ewolucji swiata. Pozostaje   tylko poczatkowy czas Plancka. Ale i tu musimy starac sie zrozumiec naturalne powstanie swiata. Alternatywa kreacjonizmu to cyrkowe wyciagniecie krolika z kapelusza. Kreacjonizm nie wyjasnia niczego . Magiczne "stoliczku nakryj sie" zaklada istnienie "kelnera" kryjacago sie przed ludzmi. Mozna  zapytac kto nstworzyl kelnera ,bez konca. 

     

     

  6. Janusz
    Janusz
    27 czerwca 2018 at 22:46 - odpowiedz

    Nie wiemy wszystkiego . Nauka ciagle zwieksza nasza wiedze i tworzy nowe problemy. Napisalem ze argument "to tylko teoria" jest uzywany przez kreacjonistow co nie znaczy ze GREG jest kreacjonista . Po prostu uzyty zostal ten sam argument ale byc moze z innego powodu. Stwierdzenie ze nie wiemy wszystkiego nie jest rownoznaczne z twierdzeniem ze nie znamy ewolucji swiata . Znamy ja dosc dobrze i potrafimy ja dokladnide symulowac. 

  7. Janusz
    Janusz
    28 czerwca 2018 at 01:01 - odpowiedz

    Jedna z zagadek ewolucji jest wymarcie naszego bliskiego kuzyna neandertala. Poczatkowe badania genetyczne  wskazuja ze neandertal mial inny m ozg niz homo sapiens. 

    Jego mozg byl mniejszy i mial  mniej  polaczen  pomiedzy  neuronami. Wyniki sa wstepne lecz archeoloidzy  uwazaja ze 

    moga prowadzic do odpowiedzi na pytanie  dlaczego  neandertale nie poradzili sobie w jaskiniowych  trudnych  warunkach okolo 400 tysiecy lat temu. Homo sapiens przezwyciezyl trudnosci, jak tez szympansy wtzyly ale w cieplym klimacie. Sa tez pewne dowody ze homo sapiens i neandertale czesciowo mieszali sie sie parami i mieli potomstwo. 

  8. Janusz
    Janusz
    28 czerwca 2018 at 02:31 - odpowiedz

    Jesli chodzi o ciemna masa to nie wiemy  dlaczego ma wlasnosc grawitacji lecz jest niedostepna zmyslom i wiekszosci instrumentom . Grawitacja moze pozwolic na wykrycie tej masy w specjalnych zbiornikach .

  9. Lucyan
    28 czerwca 2018 at 02:38 - odpowiedz

    Tu nie ma sensu dysktuwac z kreacjonistami, raczej nalezy sie skupic na aktualnym modelu. Model sie zgadza, ale wiele modeli moze sie zgadzac.  No tak, ale jak to sie zgadza skoro 95% materii i energii brakuje? I co bedzie jak nie znajdziemy zadnej ciemnej materii i energii? Jesli nie ma zadnej ciemnej materii i  energii? Mamy po prostu maly kryzys 🙂

  10. Janusz
    Janusz
    28 czerwca 2018 at 03:51 - odpowiedz

    @LUCYAN

    Widzialem film  symulacy wirtualnych czastek rzekomo  wewnatrz protonu. Ale proton sklada sie z kwarkow jak napisales. Nie jestem pewien jak 'zmiescily sie kwarki i wirtualne czastki. sprobuje to wyjasnic z kolegami fizykami . 

     

     

  11. Janusz
    Janusz
    28 czerwca 2018 at 04:47 - odpowiedz

    @LUCYAN

     Dobrym zrodlem informacji o powstaniu swiata jest ksiazka 

    "A Universe from Nothing" Lawrence Kraussa.Podtytul: why there is something rather than  nothing.  Krauss opisuje  kwantowe fluktuacje tworzaca wirtualne czastki oraz  fakt zerowej calkowitej energii swiata. Nie wiem czy ksiazka jest w sprzedarzy w Polsce ale powinna byc w bibliotece  wydzialu fizyki na dobrym uniwersytecie. Ksiazka zawiera rownania ktore wymagaja specjalnej czcionki  . Cytowanie w eseju nie jest mozliwe.

     

     

  12. Janusz
    Janusz
    28 czerwca 2018 at 23:43 - odpowiedz

    @LUCYAN.

    Thanks for your excellent comments. You are right writing that  we have crisis in physics, not knowing anything about 95% of the existing mass  and energy.

    My next essay will be about applied computer  sciece. I hope you ​wiil be interested to read it  and that you will write your comment.  Regards. 

     

  13. Janusz
    Janusz
    29 czerwca 2018 at 04:07 - odpowiedz

    Kosmiczna sensacja.

    Miedzyplanetarna sonda laboratorium ktora wyladowala na ksiezycu Saturn a zwanym Encephaladus przeslala informacje ze zn alazla organiczne molekuly ktore sa skladnikami  zywych organizmow.  To odkrycie potwierdza przypuszczenie ze zycie powstalo naturalnie nie tylko na ziemi. Wielu  astrobiologow uwaza ze warunki do powstania zycia istnieja w  wierlu miejscach swiata i ze prawdopodobienstwo  zycia roznych organizmow poza ziemia jest duze. Odkrycie     organicznych molekul na Encephaladusie wzmacnia to przypuszczenie. 

     

  14. Janusz
    Janusz
    29 czerwca 2018 at 04:32 - odpowiedz

    DODATEK DO POPRZEDNIEGO KOMENTARZA.

    Enceladus(poprawna nazwa) jest malym ksiezycem Saturna 

    (srrednica okolo 500 kilometrow).Odkryty prez astronoma Williama Herschel w 1789 roku. W 2005 roku kosmiczna sonda Cassini przeslala informacje ze na tym ksiezycu jest woda,

    • Hubert
      29 czerwca 2018 at 13:45 - odpowiedz

      Nam, ziemianom, wydaje się, że życie takie jakie znamy, wszędzie w kosmosie opiera się na takich samych zasadach i warunkach – ale skąd my możemy to przypuszczać?

      Może woda jest konieczna do życia tylko na Ziemi a nie wszędzie w kosmosie…

      Może to co nazywamy "życiem" jest czymś typowo "ziemskim" a nie uniwersalnym.

      Człowiek jeszcze długo będzie zbyt ograniczoną istotą by badać takie rzeczy.

  15. Janusz
    Janusz
    29 czerwca 2018 at 20:28 - odpowiedz

    @HUBERT

    Ciekawy komentarz ale mozna tez sadzic ze zycie jest 

    podobne wszedzie poniewaz chemia jest identyczna.

    Mozna przypuszczac ze te same spontaniczne zwiazki chemiczne doprowadzily do podobnych form zycia.

    Ale oczywiscie to tylko jedna mozliwosc.

    • Hubert
      30 czerwca 2018 at 09:44 - odpowiedz

      Chemia wszędzie jest identyczna – nie mamy takiej pewności, to jest kwestia przypuszczenia i DOTYCHCZASOWEJ wiedzy.

      Tak samo np. nie rozumiem, w jaki sposób można oszacować ilość ciemnej materii, zwykłej materii i ciemnej energii, skoro nie mamy pojęcia jak wielki jest CAŁY wszechświat; może jest nieskończony…

       

  16. Janusz
    Janusz
    30 czerwca 2018 at 02:06 - odpowiedz

    Steven Hawking zaczal wyklad pod tytulem The Origin of Universe opowiadaniem o wierzeniu w Centralnej  Afryce  dotyczacym powstania swiata. Zgodnie z tym wierzeniem  na poczatku byla ciemnosc i pustka. Bog Bumba jednego dnia cierpial na bol zoladka i wymiotowal slonce, ksiezyc i ziemie.  Detale sa nieco rozne ale biblijna wersja powstania swiata jest  podobna. Biorac pod uwage co sie dzieje na swiecie afrykanska wersja wydaje sie bliska prawdy. 

     

  17. Janusz
    Janusz
    30 czerwca 2018 at 19:58 - odpowiedz

    @HUBERT

    Chenia jest jednakowa bo wszedzie sa te same atomy .

    Na Enceladusie jest woda i odkryto weglowodany  ktore sa skladnikami zywych organizmow na ziemi.

    PS. Ocena ilosci ciemnej masy i energii sa oparte na obliczeniach grawitacji i ekspansji wszrchswiata.

    Cala masa swiata jak twierdza kosmolodzy jest skonczenie wielka.

    • Hubert
      30 czerwca 2018 at 22:42 - odpowiedz

      @JANUSZ

      Kosmolodzy twierdzą, że masa jest skończona, ale ostatecznej 100%-owej pewności nie mają.

      Nie wiem czy chemia faktycznie jest jednakowa; naukowcy snują różne teorie dotyczące hipotetycznych cząstek elementarnych, co do których istnienia nie mamy pewności (np. grawitony, tachiony etc.). Nie wszędzie w kosmosie mamy atomy

      Enceladus jest w Układzie Słonecznym, a więc są to bardzo małe przestrzenie, biorąc pod uwagę niezbadany ogrom wszechświata. Być może podobne warunki mogą dotyczyć jakiegoś rejony kosmosu, ale nie kosmosu w ogóle.

      Dziękuję za wyjaśnienia co do ciemnych energii i materii, choć naukowcy nie mają pewności co do istnienia ciemnej energii, więc oszacowanie jej ilości też powinno mieścić się w ramach pewnych hipotez niż potwierdzonej prawdy.

  18. Janusz
    Janusz
    2 lipca 2018 at 04:00 - odpowiedz

    @HUBERT.

    W nauce zawsze jest miejsce na watpliwosc i zmiane hipotezy.

    Praktycznie zakladamy ze jesli nie ma przykladow przeczacych hipotezie teoretycznie lub empirycznie to hipoteza jest poiprawna lub prawdopodobnie poprawna.

    100% pewnosci prawie nigdy nie ma. Jesli mamy 1000 przykladow poprawnosci fizyki kwantowej to zawsze mozemy powiedziec ze byc moze 1001 eksperyment nie potwierdzi wiedzy jaka uznalismy za prawde. 

    Trzeba jednak uwazac aby nie wpasc w falszywe watpliwosci .

    • Hubert
      2 lipca 2018 at 14:26 - odpowiedz

      @JANUSZ
      I właśnie w tym tkwi słabość ludzkiej nauki i wiedzy – opieranie się na pewnym założeniu, jeśli wszelkie dotychczasowe doświadczenia ZDAJĄ SIĘ coś potwierdzać. Ale i tak potrafię docenić naukę, jaką stworzył człowiek, bo, jak na nasz potencjał, wiemy o kosmosie całkiem sporo.

      Ciekawą teorią naukową, która została już dowiedziona jest teoria ewolucji. Obecnie dominuje syntetyczna teoria ewolucji, ale nadal ewolucjoniści sprzeczają się, czy prawidłowa jest hipoteza gradualizmu (postulowana m.in. prze Darwina) czy punktualizmu (popierał ją Stephen Jay Gould) – a zatem pozostają jeszcze kwestie otwarte i być może cała teoria  będzie wymagała jeszcze poprawek.

      Osobiście sądzę, że nauka potrzebuje jeszcze sporo czasu, by się dostatecznie rozwinęła – jeszcze w XIX w. toczyły się zażarte NAUKOWE spory kreacjonistów (dzisiaj post-religijna pseudonauka), katastrofistów i ewolucjonistów. Jeszcze na początku XX w. fizycy byli przekonani o istnieniu eteru i jeszcze w latach 20. sądzono, że nasza galaktyka to cały wszechświat!

      W fizyce jest wg mnie najwięcej nieścisłości i potrzeby badań. Do tej pory nie uzgodniono teorii względności z teorią kwantów; niektórzy filozofowie nauki twierdzą, że np. zasada nieoznaczoności jest zbyt absurdalna i irracjonalna, by była prawdziwa.

      Próby uzgodnienia tych 2 wielkich teorii są jałowe, biorąc pod uwagę np. różne teorie strun albo teorie GUT – uczeni sprzeczają się co do nich miedzy sobą. Uważam, że fizyka jest wciąż słabą nauką, bo więcej jest hipotez i niepełnych teorii niż potwierdzonych faktów dotyczacych natury kosmosu.

      Być może się mylę (nie jestem fizykiem) ale mam prawo tak uważać, bo po prostu tę słabość widać.

       

  19. Janusz
    Janusz
    2 lipca 2018 at 19:20 - odpowiedz

    W nauce jest ciagly postep i zmiana poniewaz nasza wiedza nie jest kompletna. To co wiemy jest orzyblizeniem ktore jest poprawiane ale nie osiaga 100% dokladnosci. Pomimo tego nauka to jedyna metoda poznania swiata. Nie ma zadnej alternatywy.

    • Hubert
      2 lipca 2018 at 22:42 - odpowiedz

      Zgadzam się. Nauka, pomimo wszelkich ograniczeń i słabości (zwłaszcza w fizyce takowych jest sporo), jest najlepszym, co gatunek ludzki mógł stworzyć.

      Zupełnym tego zaprzeczeniem jest religia, która jest chyba czymś najgorszym (obok totalitaryzmów i wojen) co człowiek mógł wymyślić.

  20. Janusz
    Janusz
    4 lipca 2018 at 05:17 - odpowiedz

    Powodem naszego zaufania do nauki jest niezbity fakt iz nauka poprawnie opisuje zjawiska i  jest fundamentem wielu urzadzen takich jak, telefony, komputery, generatory 

    elektrycznosci . Jak dobrze napisal znany w USA fizyk i filozof  Victor Stanger "Science flies us to the moon . Religion flies planes into buildings"(9,11).

Zostaw komentarz

Wpisz kod antySPAMowy *