Početak i razvoj svemira
Kako je sve počelo? Da li univerzum ima početak ili je ovde bio oduvek? To su pitanja na koja, nakon više hiljada godina, idalje nemamo konkretne odgovore. Veliki prasak se smarta kao početkom svega. Ideja da se univerzum odjednom rodio I nije beskonačan. Kao prvo, Veliki Prasak nije bio ekspolzija već je naglo širenje prostora od jedanput. Svemir je u početku bio veoma mali I ubrzo se prosirio do veličine fudbalske lopte. Svemir se nije širio u nesto, već u samog sebe. Svemir takođe ne može da se širi u nešto, zato što svemir nema granice; po definiciji, ne postoji van svemira.
(ne)Simetričnost univerzuma
Puno stvari je simetrično: životinje, planete, zvezde I dosta drugih stvari…osim univerzuma. Postoje dva glavna razloga za ovu neobičnu pojavu. Kada se desio Veliki Prasak, prostor I vreme su počeli da se šire na ogromnim brzinama u svim pravcima, rastući od veličine atoma do cele galaksije u trenutku. Sa vremenom čestice su se formirale I združile su se zajedno da bi stvorile sve što vidimo oko sebe. Ali šta im je tačno dopustilo da se združe zajedno? Kako se na početku prostor, zajedno sa vremenom širio, nastajale su male razlike u energiji što se kasnije odrazilo u obliku skupova čestica, a između njih, samo praznine. Baš zbog tih prazinina u prostoru, dovodi do neravnomernog širenja odnsono do asimetričnosti univezuma.
Materija I antimaterija
Prvi put kada se materija stvorila, bio je jednak broj materije I antimaterije. Što dovodi do simetrije! Jedina razlika između njih je bilo njihovo suprotno naelektrisanje. A ako se ikad desi da se dotaknu – to dovodi do totalnog unistenja. Tako da ako je jednak broj I ako se dotaknu, dolazi do uništenja, kako to da je naš univerzum pun regularne materije dok anti-materija nema uopste? Kako se ispostavlja u pocetku univezuma odnos nije baš bio 1:1, već 10.000.000.001 : 10.000.000.000 u prednost normalne materije. Tako da šta je tacno dovelo do te male asimetrije? Sa obzirom da je simetrija osnova fizike, veliki deo istrage je gledao u to kako simetrija može biti prekinuta. Posto su čestice nastale u ranoj fazi univerzuma, ovo nam pomaže da saznamo kako je univerzum nastao. U kosmologiji jedna od bitnijih je CP simetrija. Obično to ima mnogo značenja, ali u ovom slučaju to znači simetrija parova I predstavlja kombinaciju dve simetrije. Ona vezana za naelektrisanje znači da je univerzum u potpunosti napravljen od materije I jedan napravljen od antimaterije trebaju da se ponasaju na isti način. Odnosno, trebalo bi da su simetrični. U 1964. otkriveno je da neutralna čestica “Kaon” došao u dve vrste koje su bile CP I međusobno se dupliraju. Ako bi simetrija CP bila očuvana, onda bi ove dve vrste kaona trebale da propadaju istom brzinom. Ono sto su pronašli je da se dva tipa Kaona blago raspadaju razlicitim stopama. Razlika izmedju njih dvoje je samo oko 3 dela u 1000, ali to ipak nije nula. Što znači da je CP simetrija narušena. Jedna čestica koju ćemo da pomenemo da bismo lakše razumeli zašto postoji više materije nego anti-materije je neutrino.
Neutrino je neutralna čestica koja ima svojstvo da osciluje između svoja tri stanja, što je veoma neobično. Sudeći po CP simetriji I neutrinoi I anti-neutrinoi bi trebali da osciluju istom brzinom. Ali zanimljiva stvar je da nakon nizova eksperimentova, dosli smo do zaključka da su njihovi načini oscilovanja totalno drugaciji. Tako da to dovodi do toga da ćemo češće da vidimo materiju neutrinoa nego anti-materije neutrinoa. Što bas dovodi do razlike u razmeri između materije I anti-materije.
Teorije o završetku univerzuma
Do sad smo pričali o prošlosti univerzuma, kako je sve nastalo u jednom veoma kompaktnom stanju pre 14 milijardi godina. Znamo o sadašnjim proučavanjima naučnika, njihovim obzervacijama i kretanju galaksija koje nam kazuju da se univerzum širi u veoma ubrzanom stanju.
Ali šta će se desiti u budućnosti? Da li znamo kako će se sve završiti?
Na ova pitanja postoje tri teorije koje proučavaju kosmolozi. “Veliko Zaleđenje”, “Veliki Rascep” i “Velike Krize”. Da bismo lakše razumeli svaki od ovih scenarija, možemo da zamislimo dva objekta koja će predstavljati galaksije. Njih zajedno drži jedna veoma kratka i napeta gumica-ona predstavlja privlačnu silu gravitacije. Dok se to dešava, dve kuke ih vuku jedna od druge i one predstavljaju odbojnu silu širenja univerzuma. Kada kopiramo ovaj sistem nekoliko puta imamo nešto što otprilike predstavlja pravi univerzum. Ishod između ove dve sile predstavlja kako će se univerzum završiti.
-“Veliko Zaleđenje” je scenario koji će se odigrati ako sila koja odvaja dva univerzuma je tek toliko jaka da istegne onu gumicu koja ih drži zajedno dok ona ne izgubi svoju elastičnost. U tom slučaju dolazi do toga da širenje univerzuma više ne može da ubrzava, ali bi se univerzum idalje širio. Grupe galaksija bi se odvojile. Svi objekti u tim galaksijama- sunca, planete i drugi solarni sistemi bi se udaljili jedni od drugih sve dok te galaksije ne postanu usamljeni objekti koji plutaju zasebno u praznom prostoru. Ne bi imalo dovoljno svetla niti energije da bi se nove zvezde stvorile. Univerzum bi postao tamniji i hladniji i približavao bi se stanju zvanom “Veliko Zaleđenje” odnosno takozvane “Toplotne smrti Univerzuma”.
-Ali šta bi se desilo ako bi sila koja vuče tu gumicu bila toliko jaka da ta gumica pukne? Ako širenje univerzuma nastavi da se ubrzava sa vremenom će preći ne samo tu gravitacionu silu što bi dovelo do rascepa celih galaksija i sunčevih sistema, već bi uništilo i elektromagnetnu silu, zajedno sa i slabim i jakim nuklearnim silama koje drže atome i jezgra zajedno. Kao posledica svega toga sva materija koja čini zvezde bi se podelila u sitne deliće. Čak bi i atomi i subatomske čestice bile uništene. To sve nazivamo “Veliki Rascep”.
-Sad kada smo rekli o ova dva scenarija, to nas ostavlja sa još jednim. Šta se desi kad ta “gumica” ustvari pobedi? To se ustvari poklapa sa jednom od naših mogućih budućnosti gde sila gravitacije dovede širenje univerzuma do zaustava i onda ga vraća unazad. Galaksije bi počele da “jure” jedne prema drugima i kako bi se sve više približavale jedne drugima gravitaciona sila bi bila sve jača. Zvezde bi počele da se sudaraju jedne sa drugima. Temperature bi rasle dok bi prostor postajao sve uži i uži. Veličina univerzuma bi opala sve dok se sve ne bi kompresovalo u tako mali prostor da bi čak i atomi morali da se združe zajedno. Sve ovo bi dovelo do jednog veoma gustog, toplog i kompaktnog univerzuma. I to je ono što zovemo “Velikom Krizom”.
-Da li to možda može da bude još jedna tačka materije u kojoj bi nastao još jedan Veliki prasak? Da li bi se svemir smanjivao i širio ponovo i ponovo, ponavljajući već svoju istoriju?
Za sve to postoji još jedna teorija koju nazivamo “Veliki Odskok”. Ustvari, ne možemo reći da li su se ti “odskoci” već desili i koliko njih se desilo ili čak koliko će se takvih desiti u budućnosti. Svaki od ovih “odskoka” bi razorio svako postojanje prošlog postojanja.
Koji od ovih scenarija će biti stvaran? Odgovor leži u obliku univerzuma, količine energije koju sadrži i promena u njegovom širenju. Za sad obzervacije ukazuju na to da se krećemo ka “Velikom Zaleđenju”. Dobre vesti oko toga su da imamo oko 10100 godina pre nego što se desi, tako da je možda ipak prerano da počnemo da spremamo drva za tad ;).