Formarea Universului, teoria Big-Bang

Conform datelor stabilite de astonomi, Unoversul dateaza de 13,73 mld de ani, cu o eroare de 120 mil de ani, find determinat de o explozie de proportii numita Big-Bang.

Universul este infinit in timp si spatiu (o afirmatie nedemonstrata) si se va spune ca va avea un final in timp.

Se crede ca la prima fractiune de secunda dupa explozie, Universul s-a extins cu o viteza imaginabila, iar in urmatoarea secunda de existenta, a inceput formarea protonilor si apoi a unrmat formarea nucleilor de deuteriu si a altor nuclei.

Teoria vortex-urilor

Conceptul de vortex are semnificatia de punte de legatura intre materia din Univers si antimateria din Universul complementar. Modelul vortex al devenirii existentei este sugerat de teoremele lui Gauss pentru campul gravitational si campul elecreic, care ambele pun in evidentasurse de tip convergent si divergent pentru particule universale. Potrivit legii atractiei universale si legii lui Columb, se poate demonstra teoretic si verifica practic, ca vortex-urile convergente se atrag iar cele divergente se resping.

Formele Universului

Exista teorii asupra formei universului; savantii au eleborat cateva astfel de forme: Universul este aproximativ plat, este in fapt un model realizat pe baza unor masuratori precise ale temperaturii radiatiei de fond. Curbura spatiului, daca ea exista, e asa de mica incat se pate zice ca e Universul e plat.

Ipoteza Universului aproximativ sferic descrie geometria globala a Universului drept un "spatiu dedocaedru". Acesta este un poliedru cu 12 fete, dar in loc ca acestea sa fie pentagolanle plate, ele sunt pentagonale convexe. Si in fine, modelul Picard al unui Univers in forma de palnie a unei trompete porneste de la teoria Big-Bang-ului.

Teoria Stringurilor sau Corzilor

Teoria Corzilor este un concept ipotetic din fizica cuantica. Termenul provine din engleza ȚString Theory, care ar insemna Teori Corzii.

Deoarece la baza constructiei modelului fizic est super simetria, de multe ori acesta teorie este redenumta Teoria Supercorzilor.

In teoria stringurilor, particulele elementare sunt alcatuite din stringuri (corzi sau sfori) aflate sub excitatei. Stringurile trebuie sa fie intinse sub tensiune pentru a deveni excitate, dar aceste stringuri nu sunt prinse de un suport, ele plutesc in continum-ul spatiu-timp. Universul nostru e format din 4 dimensiuniȘ inaltime, lungime, latime si timp. Restul, pana la 11 nu le cunoastem, 6 fiind infasurate, iar una le contine pe toate cele 10.

Modelul bulei cosmice

Pentru a elimina necesitatea existentei unei energii negre, oamenii de stiinta au elaborat un model alternativ, in care Universul este mai bizar decat se crede, insa energia neagra ar fi de prisos pentru a explica exansiunea accelerata.

In cazul modelului bulei cosmice, noi ne-am situa intr-o zona enorma, intr-o bula, cu un diametru de cca 8 mld ed ani lumina, cu foarte putina materie, inconjurata de o zona cu o densitate mai mare de materie. Daca am trai in centrul acestei bule, atunci expansiunea din bula ar parea accelerata fata de restul Universului, pentru ca in bula, care contine mai putina materie, forta gravitationala s-ar opune mai putin expansiunii.

Teoria relativitatii

Teoria relativitatii explica ca viteza luminii este aceeasi, fie ca este masurata in timp ce un obiect sta pe loc, fie ca se afla in miscare cu o viteza mare. Viteza luminii este singura valoare constanta din lumea naturala. Timpul se schimba. Pentru cineva care se deplaseaza cu o viteza mare, aproape de cea a luminii, scurgerea timpului este mai lenta pentru cel ce stationeaza. Daca ajunge sa se circule cu viteza luminii, sustin savantii, atunci scurgerea timpului s-ar intrerupe complet.

Universurile multiple

Odata cu descoperirea fizicii cuantice, savantii intrevad posibilitatea existentei mai multor universuri, fiecare avand o istorie proprie. Iar toate aceste universuri ar exista simultan, interactiunile lor fiind insa limitate.

Teoria universurilor multimple sustine ca, odata cu sfarsitul fiecarui univers are loc un alt Big-Bang care da nastere unui nou cosmos.

Totusi, aceste ipoteze sunt prea vagi pentru a fi intelese, chiar si de catre cei din bransa.

Teoria Totului

Se pune problema gasirii unei teorii care sa explice Totul, sa descrie elementele fizice cunoscute si necunoscute la scara mare. Cum asa ceva nu este posibil,ne limitam doar la a preciza cateva interactiuni fundamentale universale. Aceste interactiuni sunt: gravitatia, electromagnetismul, forta nucleara tare si forta nucleara slaba.

De-a lungul vremii, au mai fost descoperite teorii tot mai cuprinzatoare precum teori corzilor.

Forta nucleara slaba si forta nucleara tare

Forta nucleara slaba are o legatura stransa cu bosonul Higgs. Toti bosonii intermediari de forte nu au o masa, exceptand cei legati de aceasta forta.

Forta slaba actioneaza pe distante scurte si este intermediata de singurii bosoni cu masa (W si Z) si intervine in dezintegrarea beta, o forma a radioactivitatii. Aceasta forta introduce asimetrii, ceea ce face ca materia si antimateria sa se comporta diferit de simetrie. 

Forta tare este forta care leaga protonii si neutronii in interiorul nucleelor. Aceasta, ca si forta slaba actioneaza pe distante mici si are ca particule intermediere glacer.

Gaurile de vierme

Gaurile de vierme sunt constructii topologice care "unifica" zone indepartate ale universului prinstr-o "scurtatura". Sfarsitul unei gauri de vierme apare unui observator ca un glob care ii arata mediul care inconjoara celalalt capat. Desi viteza cu care se poate deplasa printr-o gaura de vierme nu atinge viteza luminii, in realitate s-a facut o deplasare cu o viteza superioara luminii. Cu ajutorul gaurilor de vierme, daca acestea se vor descoperi, se va putea calatori prin spatiu-timp intr-un univers paralel.

Nasterea unei gauri negre

O gaura neagra se formeaza in urma unei explozii demari proportii a unei supernove, o stea mai mare de 20 de ori ca Soarele  si care isis epuizeaza "combustibilul" si intra in colaps.

Se cunoaste faptul ca masa distorsioneaza spatiul. In locul unde se afla Pamantul, spatiul nu mai este plan ci se produce o adancitura. O gaura neagra produce o astfel de adancitura extrem de mare in spatiul cosmic.

Centrul unei gauri negre este unul dintre cele mai misterioase fenomene fizice, Singularitatea.(un punct de volum zero si masa infinita).

Imponderabilitatea si efectele sale

Viata in spatiul cosmic este diferita fata de cum ne-o imaginam. Oricat de bine ar fi antrenat omul pe Pamant, cosmonautul se comfrunta in spatiul cosmic cu o serie de manifestari numite "sindrom cosmic". Cauza este un semnal de discomfort trimis de urechi spre creier. Dupa acomodare, discomfortul dispare. In conditii de imponderabilitate, lichidele din cosp tind sa urce spre cap si dau senzatia ca nasul se infunda iar capul devine greu.

Canibalismul galactic

Canibalismul galactic reprezinta fenomenul distrugerii si "inghitirea" galaxiilor intre ele pentru a evolua in timp. Galaxia care se afla in proximitatea Caii Lactee, botezata Andromedase hraneste in prezent cu unul din satelitii sai.

Peste o duzina de ramasite de stele sunt imprastiate prin toata galaxia Andromeda ca urmare a canibalismului galactic. Galaxiile pitice practic sunt devorate de galaxiile uriase facand astfel posibil fenomenul de evolutie.

Radiatia Hawking

S-a dovedit ca universul este plin de perechi precum particula-antiparticula care se formeaza si elibereaza energie printr-un proces in care este implicata gaura neagra. Aceasta este cunoscuta ca si radiatia Hawking si apre atunci cand perechile se formeaza la marginea unei gauri negre.

Un membru al acestei perechi este absorbit in gaura neagra, iar celalalt este eliberat. Efectul este ca, gaura neagra degaja particule si pierde masa.

Misterul bosonului Higgs

Bosonul Higgs este o particula ipotetica ce ar putea sa completeze modelul standard al fizicii particulelor subatomice. De ce face dificila cunoasterea lui? Deoarece bosonul Higgs are timpul de descompunere foarte mic.

Fizicienii cauta inca dovezi ale degradarii particulei prin experimente in laborator. Daca bosonul Higgs exista, atunci oamenii de stiinta ar putea sa construiasca o imagine completa a modelului in care functioneaza Universul.

Energia vidului

Fizica cuantica sustine, contrar aparentelor, ca spatiul gol este o miscare de particule subatomice care se creeaza si se distrug constant.

Particulele migratoare sunt pretutindeni, umpland fiecare centimetru cub de spatiu de o anumita energie care, potrivit relaticitatii generale, produce o forta antigravitationala care impinge spatiul ducand la expansiunea Universului.

Undele gravitationale

Undele gravitationale reprezinta fluctuatii in curbura spatiu-timp, speculate in teoria generala a relativitatii lui Einstein ce calatoresc cu viteza luminii.

Aceste unde sunt insa destul de slabe, iar oamenii de stiinta se asteapata sa le detecteze.  Se crede ca acestea reprezinta secretul energiei intunecate. Undele gravitationale sunt cauzate de miscare rapida a obiectelor masive.

Antimateria

Unde a disparut antimateria din Univers? este una dintre intrebarile esentiale care si le pun marii savanti ai vremii. Dar ce este antimateria?

Antimateria este alcatuita din asa numitele antiparticule, adica particule care au aceeasi masa dar cu sarcina electrica opusa. Avem astfel antiparticule ale electronilor numite pozitroni care au sarcina electrica pozitiva, si antiprotoni cu sarcina electrica negativa. Aceste antiparticule se pot combina si pot da nastere atomilor de antimaterie.

Calatoria intergalactica

Se sustine ideea ca, o calatori prin univers cu viteza luminii anuleaza trecerea timpului care in mod normal ar avrea loc pe Pamant, ca observator.

Astfel, o nava care se deplaseaza cu viteza luminii pe o anumita perioada , trecerea timpului se realizeaza mult mai lent decat pe Terra, cand aici se presupune ca au trecut cativa ani in care planeta  a imbatranit.

Misterul quasarilor

Quasarii sunt considerati niste "monstri" ai spatiului cosmic, si deci obiecte cosmice foarte indepartate.

Quasarii au un nucleu galactic foarte puternic activ, ce emite cantitati uriase de energie. Quasarii au fost identificati initial ca si puncte cvasi-punctiforme de radiatie electromagnetica-unde radio si lumina vizibila, asemanatoare stelelor.

Fiind mai mult timp niste entitati controversate , quasarii au fost definiti printr-o regiune compacta cu raza de la 10 la 10.000 ori raza Schwarzshild a gaurii negre supermasive dintr-o galaxie.

Expansiunea Universului

Expansiunea Universului poate fi determinata cu ajutorul unui efect fizic numit deplasare Doppler care se manisfesta ori de cate ori o sursa de lumina se afla in miscare fata de observator. Fenomenul de accelerare a expansiunii Universului poate fi explicat utilizand teoria relativitatii lui Einstain si constanta cosmologica.

Lungimea de unda  a luminii care vine de la o stea sau galaxie este direct dependenta de viteza obiectului care o emite. Aceasta lasa o dara in urma care arata iteza de deplasare si distanta. Pe bza efectului Doppler, putem deci masura viteza tuturos corpurilor ceresti, cunoscand doar deplasarea lungimilor de una a luminii emise.

Energia neagra

Energia neagra este o forma stranie de energie care se spune ca ar sta la baza expansiunii accelerate a Universului. Exista insa teoria bulei cosmice care afirma nulitatea energiei negre.

Energia neagra ar putea fi o forma de energie constanta, care exista sub forma unei energii fundamentale a spatiuluinumita "constanta cosmologica" si care a fost introdusa chiar de catre Einstein. Aceasta, ar putea fi, sustin savantii, un fel de energie a vidului cosmic, generata de fluctuatii cuantice.

Curbura spatio-temporala

S-a demonstrat ca toate cospurile din Univers suporta atractia marilor stele. Lumina nu este o exceptie. Deformarea suferita implica prelungirea traseului ei, din cauza fortei de atractie, precum si afaptului ca viteza ramane constanta. Cu cat este mai mare forta de atractie, cu atat este incetinita scurgerea timpului. In functie de volumul astrelor, "invelisul spatiului" sufera deformari diferite. Cele mai mari curburi sunt facute de gaurile negre. Deformarea lor este asa de mare incat niciuna nu le poate strabate, avand ca rezultat incetarea scurgerii timpului.

Gaurile negre

Potrivit teoriei relativitatii generale ale lui Einstein, o gaura neagra este o regiune din spatiu, unde campul gravitational este atat de puternic incat nimic nu poate scapa din orizontul acestuia, nici chiar lumina. Interiorul unei gauri negre este vizibil.

O gaura neagra poate fi descoperita prin urmarirea grupurilor de stele care o arbitreaza. O gaura neagra poate ingloba extrem de multa materie, in ciuda dimeniunilor ei nu tocmai mari, deoarece ea comprima materia. Materia nu intra intr-o traiectorie dreapta, ci rotindu-se sub forma de spirala si apropiindu-se din ce in ce mai mult de gaura.

Sfarsitul Universului

Orice lucru care are un inceput are si un sfarsit.  Astfel, modele de predictie au fost eleborate si in cazul Universului. Aceste modele s-au bazat intotdeauna, pe tensiunile trecute si prezente.

Teorii ipotetice privind sfarsitul Universului presupun ca expansiunea va continua la nesfarsit pana cand din  multimea de corpuri cosmice nu va mai ramae decat un nor de materie difuza. O alta ipoteza are in centrul sau gravitatia, care va pune stapanire pe intreg Universul si va face ca totul sa incetineasca pana la colaps. A treia teorie are in vedere particulele barionice care se presupune ca s-ar dezintegra pana cand Universul s-ar stinge incet pana nu ar mai ramane nimic.