VZNIK VESMÍRU
Otázku, kterou si jistě někdy položil každý z nás: Co bylo před tím, než vznikl vesmír? Odpověď je (překvapivě) více než prostá: "Protože počátek času je totožný se vznikem vesmíru, nemá takováto otázka žádný smysl. Pojmy "před" a "po" nemají bez existence času smysl." (I.M.Chalatnikov) Prostor a čas jsou neoddělitelné od hmoty. Kde chybí jedna složka, nemohou být ani zbylé dvě. Vše, co známe, začalo existovat až po události obecně nazývané "velký třesk" (Big Bang). Tato asi zatím nejdůležitější událost, která se kdy udála, je datována do doby někdy před 15-20 miliardami let. Odhady této doby se v různých pramenech liší.
Na to, proč vesmír vůbec začal existovat, existuje mnoho poměrně složitých teorií. Nejznámější praví, že v okamžiku velkého třesku byla veškerá hmota vesmíru soustředěna v nulovém objemu, tj. hustota hmoty byla nekonečně velká. Tento stav bývá označován "počáteční singularita" nebo pouze "singularita". Takový stav hmoty nedokáže klasická fyzika popsat, a jen ztěží si jej dovedeme představit. Zjednodušíme si proto práci představou, že okamžik, kdy bychom na hodinkách měli 0:00:00, je pro nás fyzikálně nepopsatelný. Ihned po velkém třesku byl vesmír zaplněn zářením. Rozpínání a tím také ochlazování dalo podnět ke vzniku elementárních částic a atomů. Nakonec se atomy začaly shlukovat a vznikaly tak galaxie, které se vyvinuly do stavu, v jakém je pozorujeme dnes.
VÝVOJ VESMÍRU
Následující řádky budou možná pro méně znalé termínů hůře stravitelné. Vyložit teorii celou by zabralo několik knih, a navíc nepanuje ani mezi vědci absolutní jistota o její správnosti. Profesionálové nechť prosím odpustí jistá zjednodušení. Takže v kostce:
Vývoj vesmíru se obvykle dělí na 4 období, a to podle převládající síly:
1.Hadronové období - trvalo asi do dvou minut od vzniku vesmíru. Probíhaly zde za vysokých teplot dva protichůdné procesy:
a) Anihilace barionů s antibariony
b) Materializace gama fotonů
V tomto období se rozpadla většina hadronů (až na nukleony) a teplota klesla z 10e23 kelvinů na 10e12 kelvinů.
2.Leptonové období - trvalo mezi 2. a 3. minutou po vzniku vesmíru. Některé neutrony neměly čas se rozpadnout a spojily se ochotně s blízkými protony. Tím vznikla jádra nejlehčích prvků: deuterium, helium, lithium. Tento proces bývá označován také jako kosmická nuklogeneze = vznik jader v celém vesmíru. Leptonové období končí anihilací elektronů s pozitrony za teploty 10e10 kelvinů.
3. Fotonové období - trvalo od 3. minuty do 300 000 roků po vzniku vesmíru. Při poklesu teplot pod 10e10 K nedocházelo k materializaci elektronů a pozitronů z fotonů, neboť fotony už měly malou energii. Anihilace leptonů s antileptony však pokračovala za vzniku mnoha fotonů, které však měly nízkou energii.
Ve všech těchto obdobích převládalo záření nad částicemi (látkou), ale rozpínáním se energie obou složek vyrovnaly. Začalo
4. Látkové (=hvězdné) období - trvá dodnes. Rozhodující složkou vesmíru se stávají částice - protony, neutrony, elektrony a převládající silou gravitace. Elektrony se na začátku za teploty 10 000K spojily s protony a vznikly atomy vodíku. Vesmír se stal prostupný pro záření, neboť se zbavil volných elektronů.
Rozpínání vesmíru
Rozpínaví vesmíru probíhá od velkého třesku a potvrzují je všechna pozorování. Rudý posuv ve spektrech ukazuje, že čím jsou galaxie vzdálenější, tím rychleji se vzdalují (tzv. Hubbleův zákon). Vesmír je v určitém okamžiku ve všech místech a směrech stejný, tzn. nemá žádný střed. Pozorovatel v jiné galaxii by tedy viděl to samé, co my - vesmír se rozpíná, platí Hubbleův zákon, naměřil by stejnou rychlost rozpínání.
Pozorování za dostatečně dlouhou dobu by ukázala, že rychlost rozpínání vesmíru se zpomaluje, a tedy klesá hodnota Hubbleovy konstanty, protože proti setrvačnosti rozpínání působí gravitace.
ZÁNIK VESMÍRU
Co se stane v daleké budoucnost? Od doby svého vzniku velkým třeskem se vesmír rozpíná a chladne. Dnes panují mezi vědci převážně dvě teorie budoucího vývoje:
Teorie otevřeného vesmíru - podle této teorie se bude vesmír rozpínat navždy. Bude stále větší a větší, a galaxie se postupně rozptýlí.
Teorie uzavřeného vesmíru - časem se může stát, že se rozpínání vesmíru zastaví a vesmír se začne naopak smršťovat. Nakonec se veškerá hmota a energie mohou soustředit ve velkém krachu (Big Crash) - opaku velkého třesku. Tento zvrat by mohla způsobit jediná síla - a sice gravitace. Jestliže je ve vesmíru dostatek hmoty, její gravitační působení může rozpínání zastavit a donutit galaxie, aby se začaly opět přibližovat. Zdá se však, že na takovýto obrat nestačí ani společná hmota všech známých galaxií. Někteří astronomové se však domnívají, že ve vesmíru je mnoho hmoty, kterou nevidíme - je nazývána "skrytá" nebo "temná". Část této látky může být ve formě odumřelého hvězdného materiálu, část ve formě dosud neobjevených elementárních částic.
Ať už ale vesmír zanikne jakkoliv, zřejmě to již nebude žádnou lidskou bytost trápit, neboť dobu zániku odhadujeme řádově v miliardách let.
Maturita.cz - referát (verze pro snadný tisk)
http://www.maturita.cz/referaty/referat.asp?id=5663