Σύμπαν

Μύθοι

Η λέξη Σύμπαν προέρχεται από την παλαιογαλλική λέξη Univers, η οποία προέρχεται από τη λατινική λέξη universum. Η λατινική λέξη χρησιμοποιήθηκε από τον Κικέρωνα και μεταγενέστερους Λατίνους συγγραφείς με πολλές από τις ίδιες έννοιες που χρησιμοποιείται η σύγχρονη αγγλική λέξη.

Μια διαφορετική ερμηνεία (τρόπος ερμηνείας) του unvorsum είναι "τα πάντα περιστρέφονται ως ένα" ή "τα πάντα περιστρέφονται κατά ένα". Αυτό αναφέρεται σε ένα πρώιμο ελληνικό μοντέλο του Σύμπαντος. Σε αυτό το μοντέλο, όλη η ύλη βρισκόταν σε περιστρεφόμενες σφαίρες με κέντρο τη Γη- σύμφωνα με τον Αριστοτέλη, η περιστροφή της εξωτερικής σφαίρας ήταν υπεύθυνη για την κίνηση και την αλλαγή των πάντων στο εσωτερικό της. Ήταν φυσικό για τους Έλληνες να υποθέσουν ότι η Γη ήταν ακίνητη και ότι οι ουρανοί περιστρέφονταν γύρω από τη Γη, επειδή απαιτούνται προσεκτικές αστρονομικές και φυσικές μετρήσεις (όπως το εκκρεμές του Φουκώ) για να αποδειχθεί το αντίθετο.

Ο πιο συνηθισμένος όρος για το "Σύμπαν" μεταξύ των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων από τον Πυθαγόρα και μετά ήταν το παν (Το Παν), που οριζόταν ως όλη η ύλη (το ολον) και όλος ο χώρος (το κενον).

Ευρύτερη έννοια

Η ευρύτερη έννοια του Σύμπαντος βρίσκεται στο De divisione naturae του μεσαιωνικού φιλοσόφου Johannes Scotus Eriugena, ο οποίος το όρισε ως απλά τα πάντα: όλα όσα υπάρχουν και όλα όσα δεν υπάρχουν.

Ο χρόνος δεν λαμβάνεται υπόψη στον ορισμό του Eriugena- έτσι, ο ορισμός του περιλαμβάνει όλα όσα υπάρχουν, υπήρξαν και θα υπάρξουν, καθώς και όλα όσα δεν υπάρχουν, δεν υπήρξαν ποτέ και δεν θα υπάρξουν ποτέ. Αυτός ο περιεκτικός ορισμός δεν υιοθετήθηκε από τους περισσότερους μεταγενέστερους φιλοσόφους, αλλά κάτι παρόμοιο υπάρχει στην κβαντική φυσική.

Ορισμός ως πραγματικότητα

Συνήθως θεωρείται ότι το Σύμπαν είναι όλα όσα υπάρχουν, υπήρξαν και θα υπάρξουν. Αυτός ο ορισμός λέει ότι το Σύμπαν αποτελείται από δύο στοιχεία: τον χώρο και τον χρόνο, που μαζί είναι γνωστοί ως χωροχρόνος ή κενό, και την ύλη και τις διάφορες μορφές ενέργειας και ορμής που καταλαμβάνουν τον χωροχρόνο. Τα δύο είδη στοιχείων συμπεριφέρονται σύμφωνα με φυσικούς νόμους, στους οποίους περιγράφουμε τον τρόπο με τον οποίο τα στοιχεία αλληλεπιδρούν.

Ένας παρόμοιος ορισμός του όρου Σύμπαν είναι όλα όσα υπάρχουν σε μια χρονική στιγμή, όπως το παρόν ή η αρχή του χρόνου, όπως στην πρόταση "Το Σύμπαν είχε μέγεθος 0".

Στο βιβλίο του Αριστοτέλη Τα Φυσικά, ο Αριστοτέλης διαίρεσε το παν (τα πάντα) σε τρία περίπου ανάλογα στοιχεία: την ύλη (το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένο το Σύμπαν), τη μορφή (τη διάταξη αυτής της ύλης στο χώρο) και τη μεταβολή (πώς δημιουργείται, καταστρέφεται ή μεταβάλλονται οι ιδιότητες της ύλης και, ομοίως, πώς μεταβάλλεται η μορφή). Οι φυσικοί νόμοι ήταν οι κανόνες που διέπουν τις ιδιότητες της ύλης, της μορφής και των μεταβολών τους. Μεταγενέστεροι φιλόσοφοι όπως ο Λουκρήτιος, ο Αβερρόης, ο Αβικέννα και ο Μπαρούχ Σπινόζα τροποποίησαν ή βελτίωσαν αυτούς τους διαχωρισμούς. Για παράδειγμα, ο Αβερρόης και ο Σπινόζα έχουν ενεργητικές αρχές που διέπουν το Σύμπαν οι οποίες δρουν σε παθητικά στοιχεία.

Ορισμοί χωροχρόνου

Είναι δυνατόν να σχηματιστούν χωροχρόνοι, ο καθένας από τους οποίους να υπάρχει αλλά να μην μπορεί να αγγίξει, να μετακινηθεί ή να αλλάξει (να αλληλεπιδράσει ο ένας με τον άλλον). Ένας εύκολος τρόπος για να το σκεφτείτε αυτό είναι μια ομάδα ξεχωριστών σαπουνόφουσκων, στην οποία οι άνθρωποι που ζουν σε μια σαπουνόφουσκα δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν με εκείνους που βρίσκονται σε άλλες σαπουνόφουσκες. Σύμφωνα με μια κοινή ορολογία, κάθε "σαπουνόφουσκα" του χωροχρόνου συμβολίζεται ως σύμπαν, ενώ ο συγκεκριμένος χωροχρόνος μας συμβολίζεται ως Σύμπαν, όπως ακριβώς ονομάζουμε το φεγγάρι μας Σελήνη. Ολόκληρη η συλλογή αυτών των ξεχωριστών χωροχρόνων συμβολίζεται ως πολυσύμπαν. Κατ' αρχήν, τα άλλα ασύνδετα σύμπαντα μπορεί να έχουν διαφορετικές διαστάσεις και τοπολογίες του χωροχρόνου, διαφορετικές μορφές ύλης και ενέργειας και διαφορετικούς φυσικούς νόμους και φυσικές σταθερές, αν και οι πιθανότητες αυτές αποτελούν εικασίες.

Παρατηρήσιμη πραγματικότητα

Σύμφωνα με έναν ακόμη πιο περιοριστικό ορισμό, το Σύμπαν είναι οτιδήποτε βρίσκεται μέσα στον συνδεδεμένο χωροχρόνο μας και θα μπορούσε να έχει την ευκαιρία να αλληλεπιδράσει μαζί μας και το αντίστροφο.

Σύμφωνα με τη γενική ιδέα της σχετικότητας, ορισμένες περιοχές του χώρου μπορεί να μην αλληλεπιδράσουν ποτέ με τις δικές μας, ακόμη και κατά τη διάρκεια της ζωής του Σύμπαντος, λόγω της πεπερασμένης ταχύτητας του φωτός και της συνεχιζόμενης διαστολής του χώρου. Για παράδειγμα, τα ραδιοφωνικά μηνύματα που αποστέλλονται από τη Γη μπορεί να μην φτάσουν ποτέ σε ορισμένες περιοχές του διαστήματος, ακόμη και αν το Σύμπαν υπήρχε για πάντα- ο χώρος μπορεί να διαστέλλεται ταχύτερα από ό,τι μπορεί να τον διασχίσει το φως.

Αξίζει να τονιστεί ότι αυτές οι μακρινές περιοχές του χώρου θεωρούνται ότι υπάρχουν και αποτελούν μέρος της πραγματικότητας, όπως και εμείς- ωστόσο δεν μπορούμε ποτέ να αλληλεπιδράσουμε μαζί τους, ούτε καν κατ' αρχήν. Η χωρική περιοχή εντός της οποίας μπορούμε να επηρεάσουμε και να επηρεαστούμε συμβολίζεται ως το παρατηρήσιμο σύμπαν.

Αυστηρά μιλώντας, το παρατηρήσιμο σύμπαν εξαρτάται από τη θέση του παρατηρητή. Ταξιδεύοντας, ένας παρατηρητής μπορεί να έρθει σε επαφή με μεγαλύτερη περιοχή του χωροχρόνου από έναν παρατηρητή που παραμένει ακίνητος, οπότε το παρατηρήσιμο σύμπαν για τον πρώτο είναι μεγαλύτερο από ό,τι για τον δεύτερο. Παρ' όλα αυτά, ακόμη και ο πιο γρήγορος ταξιδιώτης μπορεί να μην είναι σε θέση να αλληλεπιδράσει με όλο τον χώρο. Συνήθως, ως "παρατηρήσιμο σύμπαν" νοείται το σύμπαν που βλέπουμε από το σημείο που βρισκόμαστε στον Γαλαξία μας.

Βασικά στοιχεία για το Σύμπαν

Το Σύμπαν είναι τεράστιο και ενδεχομένως άπειρο σε όγκο. Η ύλη που μπορούμε να δούμε είναι διασκορπισμένη σε ένα διάστημα τουλάχιστον 93 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Για σύγκριση, η διάμετρος ενός τυπικού γαλαξία είναι μόνο 30.000 έτη φωτός και η τυπική απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών γαλαξιών είναι μόνο 3 εκατομμύρια έτη φωτός. Για παράδειγμα, ο Γαλαξίας μας έχει διάμετρο περίπου 100.000 έτη φωτός και ο πλησιέστερος αδελφός γαλαξίας μας, ο γαλαξίας της Ανδρομέδας, βρίσκεται σε απόσταση περίπου 2,5 εκατομμυρίων ετών φωτός. Το παρατηρήσιμο Σύμπαν περιέχει περισσότερους από 2 τρισεκατομμύρια (10¹² ) γαλαξίες και, συνολικά, υπολογίζεται ότι υπάρχουν 1×10²⁴ άστρα (περισσότερα άστρα από όλους τους κόκκους άμμου στον πλανήτη Γη).

Οι τυπικοί γαλαξίες κυμαίνονται από γαλαξίες νάνους με μόλις δέκα εκατομμύρια (10⁷ ) αστέρια μέχρι γίγαντες με ένα τρισεκατομμύριο (10¹² ) αστέρια, τα οποία περιστρέφονται γύρω από το κέντρο μάζας του γαλαξία. Έτσι, μια πολύ πρόχειρη εκτίμηση από αυτούς τους αριθμούς θα έδειχνε ότι υπάρχουν περίπου ένα εξηκτρίκις εκατομμύριο (10²¹ ) αστέρια στο παρατηρήσιμο σύμπαν- αν και μια μελέτη του 2003 από αστρονόμους του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας κατέληξε σε έναν αριθμό 70 εξηκτρίκις εκατομμυρίων (7 x 10²² ).

Η ύλη που είναι ορατή είναι διασκορπισμένη σε όλο το σύμπαν, όταν υπολογίζεται κατά μέσο όρο σε αποστάσεις μεγαλύτερες από 300 εκατομμύρια έτη φωτός. Ωστόσο, σε μικρότερες κλίμακες μήκους, η ύλη παρατηρείται να σχηματίζει "συστάδες", πολλά άτομα συμπυκνώνονται σε αστέρια, τα περισσότερα αστέρια σε γαλαξίες, οι περισσότεροι γαλαξίες σε ομάδες και σμήνη γαλαξιών και, τέλος, οι δομές μεγαλύτερης κλίμακας, όπως το Σινικό Τείχος των γαλαξιών.

Η σημερινή συνολική πυκνότητα του Σύμπαντος είναι πολύ χαμηλή, περίπου 9,9 × 10⁻³⁰ γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Αυτή η μάζα-ενέργεια φαίνεται να αποτελείται από 73% σκοτεινή ενέργεια, 23% ψυχρή σκοτεινή ύλη και 4% συνηθισμένη ύλη. Η πυκνότητα των ατόμων είναι περίπου ένα άτομο υδρογόνου για κάθε τέσσερα κυβικά μέτρα όγκου. Οι ιδιότητες της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης δεν είναι γνωστές. Η σκοτεινή ύλη επιβραδύνει τη διαστολή του Σύμπαντος. Η σκοτεινή ενέργεια κάνει τη διαστολή του ταχύτερη.

Το Σύμπαν είναι παλιό και αλλάζει. Η καλύτερη εκτίμηση για την ηλικία του Σύμπαντος είναι 13,798±0,037 δισεκατομμυρίων ετών, με βάση τα αποτελέσματα της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Ανεξάρτητες εκτιμήσεις (που βασίζονται σε μετρήσεις όπως η ραδιενεργός χρονολόγηση) συμφωνούν, αν και είναι λιγότερο ακριβείς, κυμαινόμενες από 11-20 δισεκατομμύρια χρόνια. έως 13-15 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το σύμπαν δεν ήταν το ίδιο σε όλες τις περιόδους της ιστορίας του. Αυτή η μεγέθυνση εξηγεί πώς οι άνθρωποι που ζουν στη Γη μπορούν να δουν το φως ενός γαλαξία που βρίσκεται 30 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ακόμη και αν το φως αυτό έχει ταξιδέψει μόνο για 13 δισεκατομμύρια έτη- ο ίδιος ο χώρος μεταξύ τους έχει επεκταθεί. Αυτή η διαστολή συνάδει με την παρατήρηση ότι το φως από μακρινούς γαλαξίες έχει μετατοπιστεί προς το ερυθρό- τα φωτόνια που εκπέμπονται έχουν τεντωθεί σε μεγαλύτερα μήκη κύματος και χαμηλότερη συχνότητα κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους. Ο ρυθμός αυτής της χωρικής διαστολής επιταχύνεται, με βάση μελέτες υπερκαινοφανών τύπου Ia και άλλα δεδομένα.

Οι σχετικές ποσότητες των διαφόρων χημικών στοιχείων - ιδίως των ελαφρύτερων ατόμων όπως το υδρογόνο, το δευτέριο και το ήλιο - φαίνεται να είναι πανομοιότυπες σε όλο το σύμπαν και σε όλη την ιστορία του που γνωρίζουμε. Το σύμπαν φαίνεται να έχει πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη. Το Σύμπαν φαίνεται να μην έχει καθαρό ηλεκτρικό φορτίο. Η βαρύτητα είναι η κυρίαρχη αλληλεπίδραση σε κοσμολογικές αποστάσεις. Το Σύμπαν φαίνεται επίσης να μην έχει καθαρή ορμή ή στροφορμή. Η απουσία καθαρού φορτίου και ορμής είναι αναμενόμενη αν το σύμπαν είναι πεπερασμένο.

Το Σύμπαν φαίνεται να έχει ένα ομαλό χωροχρονικό συνεχές που αποτελείται από τρεις χωρικές διαστάσεις και μία χρονική διάσταση. Κατά μέσο όρο, ο χώρος είναι πολύ σχεδόν επίπεδος (σχεδόν μηδενική καμπυλότητα), πράγμα που σημαίνει ότι η ευκλείδεια γεωμετρία είναι πειραματικά αληθής με μεγάλη ακρίβεια στο μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος. Ωστόσο, το σύμπαν μπορεί να έχει περισσότερες διαστάσεις και ο χωροχρόνος του μπορεί να έχει μια πολλαπλά συνδεδεμένη παγκόσμια τοπολογία.

Το Σύμπαν έχει τους ίδιους φυσικούς νόμους και τις ίδιες φυσικές σταθερές παντού. Σύμφωνα με το επικρατέστερο Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής, όλη η ύλη αποτελείται από τρεις γενιές λεπτονίων και κουάρκ, τα οποία είναι φερμιόνια. Αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν μέσω τριών το πολύ θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων: της ηλεκτρασθενής αλληλεπίδρασης που περιλαμβάνει τον ηλεκτρομαγνητισμό και την ασθενή πυρηνική δύναμη- της ισχυρής πυρηνικής δύναμης που περιγράφεται από την κβαντική χρωμοδυναμική- και της βαρύτητας, η οποία περιγράφεται προς το παρόν καλύτερα από τη γενική σχετικότητα.

Η ειδική σχετικότητα ισχύει σε όλο το σύμπαν σε τοπικό χώρο και χρόνο. Διαφορετικά, ισχύει η γενική σχετικότητα. Δεν υπάρχει εξήγηση για τις συγκεκριμένες τιμές που φαίνεται να έχουν οι φυσικές σταθερές σε όλο το Σύμπαν μας, όπως η σταθερά του Planck h ή η βαρυτική σταθερά G. Έχουν προσδιοριστεί διάφοροι νόμοι διατήρησης, όπως η διατήρηση του φορτίου, η διατήρηση της ορμής, η διατήρηση της στροφορμής και η διατήρηση της ενέργειας.

Το σύμπαν πιστεύεται ότι αποτελείται κυρίως από σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη, τα οποία δεν είναι κατανοητά προς το παρόν. Λιγότερο από το 5% του σύμπαντος είναι συνηθισμένη ύλη.


Τα στοιχειώδη σωματίδια από τα οποία κατασκευάζεται το Σύμπαν. Έξι λεπτόνια και έξι κουάρκ αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της ύλης- για παράδειγμα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια των ατομικών πυρήνων αποτελούνται από κουάρκ και το πανταχού παρόν ηλεκτρόνιο είναι ένα λεπτόνιο. Αυτά τα σωματίδια αλληλεπιδρούν μέσω των μποζονίων μανομέτρων που φαίνονται στη μεσαία σειρά, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε έναν συγκεκριμένο τύπο συμμετρίας μανομέτρων. Το μποζόνιο Higgs πιστεύεται ότι προσδίδει μάζα στα σωματίδια με τα οποία συνδέεται. Το γκραβιτόνιο, ένα υποτιθέμενο μποζόνιο μέτρου για τη βαρύτητα, δεν απεικονίζεται.

Θεωρητικά μοντέλα

Γενική θεωρία της σχετικότητας

Οι ακριβείς προβλέψεις για το παρελθόν και το μέλλον του σύμπαντος απαιτούν μια ακριβή θεωρία της βαρύτητας. Η καλύτερη διαθέσιμη θεωρία είναι η γενική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, η οποία έχει περάσει όλα τα πειραματικά τεστ μέχρι στιγμής. Ωστόσο, δεδομένου ότι δεν έχουν διεξαχθεί αυστηρά πειράματα σε κοσμολογικές κλίμακες μήκους, η γενική σχετικότητα θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι ανακριβής. Παρ' όλα αυτά, οι προβλέψεις της φαίνεται να είναι συνεπείς με τις παρατηρήσεις, οπότε δεν υπάρχει λόγος να υιοθετηθεί άλλη θεωρία.

Η γενική σχετικότητα παρέχει ένα σύνολο δέκα μη γραμμικών μερικών διαφορικών εξισώσεων για τη μετρική του χωροχρόνου (εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν) που πρέπει να επιλυθούν από την κατανομή της μάζας-ενέργειας και της ορμής σε όλο το σύμπαν. Δεδομένου ότι αυτές είναι άγνωστες με ακριβείς λεπτομέρειες, τα κοσμολογικά μοντέλα έχουν βασιστεί στην κοσμολογική αρχή, η οποία δηλώνει ότι το σύμπαν είναι ομοιογενές και ισότροπο. Στην πραγματικότητα, η αρχή αυτή ισχυρίζεται ότι οι βαρυτικές επιδράσεις των διαφόρων γαλαξιών που απαρτίζουν το σύμπαν είναι ισοδύναμες με εκείνες μιας λεπτής σκόνης που κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το σύμπαν με την ίδια μέση πυκνότητα. Η υπόθεση της ομοιόμορφης σκόνης καθιστά εύκολη την επίλυση των εξισώσεων πεδίου του Αϊνστάιν και την πρόβλεψη του παρελθόντος και του μέλλοντος του σύμπαντος σε κοσμολογικές χρονικές κλίμακες.

Οι εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν περιλαμβάνουν μια κοσμολογική σταθερά (Lamda: Λ), η οποία σχετίζεται με την ενεργειακή πυκνότητα του κενού χώρου. Ανάλογα με το πρόσημό της, η κοσμολογική σταθερά μπορεί είτε να επιβραδύνει (αρνητικό Λ) είτε να επιταχύνει (θετικό Λ) τη διαστολή του σύμπαντος. Αν και πολλοί επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του Αϊνστάιν, είχαν υποθέσει ότι η Λ ήταν μηδέν, πρόσφατες αστρονομικές παρατηρήσεις υπερκαινοφανών τύπου Ια έχουν ανιχνεύσει μια μεγάλη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας που επιταχύνει τη διαστολή του σύμπαντος. Προκαταρκτικές μελέτες δείχνουν ότι αυτή η σκοτεινή ενέργεια σχετίζεται με ένα θετικό Λ, αν και εναλλακτικές θεωρίες δεν μπορούν να αποκλειστούν ακόμη.

Μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης

Το επικρατέστερο μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης εξηγεί πολλές από τις πειραματικές παρατηρήσεις που περιγράφηκαν παραπάνω, όπως η συσχέτιση της απόστασης και της ερυθράς μετατόπισης των γαλαξιών, η παγκόσμια αναλογία ατόμων υδρογόνου προς άτομα ηλίου και το πανταχού παρόν, ισότροπο υπόβαθρο μικροκυματικής ακτινοβολίας. Όπως προαναφέρθηκε, η ερυθρομετατόπιση προκύπτει από τη μετρική διαστολή του χώρου- καθώς ο ίδιος ο χώρος διαστέλλεται, το μήκος κύματος ενός φωτονίου που ταξιδεύει στο χώρο αυξάνεται ομοίως, μειώνοντας την ενέργειά του. Όσο περισσότερο ταξιδεύει ένα φωτόνιο, τόσο μεγαλύτερη διαστολή έχει υποστεί- ως εκ τούτου, τα παλαιότερα φωτόνια από πιο μακρινούς γαλαξίες έχουν τη μεγαλύτερη ερυθρομετατόπιση. Ο προσδιορισμός της συσχέτισης μεταξύ της απόστασης και της ερυθράς μετατόπισης είναι ένα σημαντικό πρόβλημα στην πειραματική φυσική κοσμολογία.

Άλλες πειραματικές παρατηρήσεις μπορούν να εξηγηθούν συνδυάζοντας τη συνολική διαστολή του χώρου με την πυρηνική και ατομική φυσική. Καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, η ενεργειακή πυκνότητα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μειώνεται ταχύτερα από ό,τι η πυκνότητα της ύλης, αφού η ενέργεια ενός φωτονίου μειώνεται με το μήκος κύματος. Έτσι, αν και η ενεργειακή πυκνότητα του σύμπαντος κυριαρχείται τώρα από την ύλη, κάποτε κυριαρχούσε η ακτινοβολία- ποιητικά μιλώντας, όλα ήταν φως. Καθώς το σύμπαν επεκτεινόταν, η ενεργειακή του πυκνότητα μειωνόταν και γινόταν ψυχρότερο- καθώς συνέβαινε αυτό, τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης μπορούσαν να συνδέονται σταθερά σε όλο και μεγαλύτερους συνδυασμούς. Έτσι, στις αρχές της εποχής που κυριαρχεί η ύλη, σχηματίστηκαν σταθερά πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία στη συνέχεια συνδέθηκαν σε ατομικούς πυρήνες. Σε αυτό το στάδιο, η ύλη στο σύμπαν ήταν κυρίως ένα θερμό, πυκνό πλάσμα αρνητικών ηλεκτρονίων, ουδέτερων νετρίνων και θετικών πυρήνων. Οι πυρηνικές αντιδράσεις μεταξύ των πυρήνων οδήγησαν στις σημερινές αφθονίες των ελαφρύτερων πυρήνων, ιδίως του υδρογόνου, του δευτερίου και του ηλίου. Τελικά, τα ηλεκτρόνια και οι πυρήνες συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν σταθερά άτομα, τα οποία είναι διαφανή στα περισσότερα μήκη κύματος της ακτινοβολίας- σε αυτό το σημείο, η ακτινοβολία αποσυνδέθηκε από την ύλη, σχηματίζοντας το πανταχού παρόν, ισότροπο υπόβαθρο μικροκυματικής ακτινοβολίας που παρατηρείται σήμερα.

Άλλες παρατηρήσεις δεν απαντώνται σαφώς από τη γνωστή φυσική. Σύμφωνα με την επικρατούσα θεωρία, μια μικρή ανισορροπία ύλης έναντι αντιύλης υπήρχε κατά τη δημιουργία του σύμπαντος ή αναπτύχθηκε πολύ σύντομα μετά. Αν και η ύλη και η αντιύλη εξουδετερώθηκαν ως επί το πλείστον μεταξύ τους, παράγοντας φωτόνια, ένα μικρό υπόλειμμα ύλης επέζησε, δίνοντας το σημερινό σύμπαν στο οποίο κυριαρχεί η ύλη.

Πολλές ενδείξεις υποδηλώνουν επίσης ότι ένας ταχύς κοσμικός πληθωρισμός του σύμπαντος συνέβη πολύ νωρίς στην ιστορία του (περίπου 10⁻³⁵ δευτερόλεπτα μετά τη δημιουργία του). Πρόσφατες παρατηρήσεις δείχνουν επίσης ότι η κοσμολογική σταθερά (Λ) δεν είναι μηδέν και ότι το καθαρό περιεχόμενο μάζας-ενέργειας του σύμπαντος κυριαρχείται από μια σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη που δεν έχουν χαρακτηριστεί επιστημονικά. Διαφέρουν ως προς τις βαρυτικές τους επιδράσεις. Η σκοτεινή ύλη ασκεί βαρύτητα όπως και η συνηθισμένη ύλη και έτσι επιβραδύνει τη διαστολή του σύμπαντος- αντίθετα, η σκοτεινή ενέργεια χρησιμεύει για την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος.

Κύριες πυρηνικές αντιδράσεις που ευθύνονται για τις σχετικές ποσότητες ελαφρών ατομικών πυρήνων που παρατηρούνται στο σύμπαν.

Πολυσύμπαν

Μερικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι υπάρχουν περισσότερα από ένα Σύμπαντα. Πιστεύουν ότι υπάρχει ένα σύνολο συμπάντων που ονομάζεται πολυσύμπαν. Εξ ορισμού, δεν υπάρχει τρόπος για οτιδήποτε σε ένα σύμπαν να επηρεάσει κάτι σε ένα άλλο. Το πολυσύμπαν δεν αποτελεί ακόμη επιστημονική ιδέα, διότι δεν υπάρχει τρόπος να ελεγχθεί. Μια ιδέα που δεν μπορεί να δοκιμαστεί ή δεν βασίζεται στη λογική δεν είναι επιστήμη. Επομένως, δεν είναι γνωστό αν το πολυσύμπαν είναι μια επιστημονική ιδέα.

Μελλοντικό

Το μέλλον του σύμπαντος είναι ένα μυστήριο. Ωστόσο, υπάρχουν μερικές θεωρίες που βασίζονται στα πιθανά σχήματα του σύμπαντος:

• Αν το σύμπαν είναι μια κλειστή σφαίρα, θα σταματήσει να διαστέλλεται. Το σύμπαν θα κάνει το αντίθετο και θα γίνει μια μοναδικότητα για μια άλλη Μεγάλη Έκρηξη.
• Αν το σύμπαν είναι μια ανοιγμένη σφαίρα, θα επιταχυνθεί η διαστολή. Μετά από 22.000.000.000.000 (22 δισεκατομμύρια) χρόνια, το σύμπαν θα διαλυθεί με τη δύναμη.
• Αν το σύμπαν είναι επίπεδο, θα διαστέλλεται για πάντα. Όλα τα αστέρια θα χάσουν την ενέργειά τους γι' αυτό και θα γίνουν νάνοι. Μετά από ένα googol έτος, οι μαύρες τρύπες θα εξαφανιστούν επίσης.

Σχετικές σελίδες