Vznik vesmíru

ÚVOD:
Veda a legendy rozprávajú o prvých okamihoch vesmíru až po vznik slnečnej sústavy... Prieskum belasej planéty ako živej bytosti... údiv nad vznikom a rozmnožovaním buniek... Tragický zánik „hrozných plazov“... Víťazstvo cicavcov... Po dvadsiatich miliardách rokov prichádza na scénu ČLOVEK....

Súčastný vedecký výklad vzniku vesmíru ako materského prostredia všetkých nebeských telies vrátane Zeme je založený na teórii takzvaného veľkého tresku (Big Bangu). Tento všeobecne rozšírený názor sa opiera o určitú interpretáciu základných astrofyzikálnych javov. Aj keď isté predpoklady svedčia o tom, že k Veľkému Tresku naozaj došlo, nie je toto tvrdenie nesporné. Podstatou odlišných názorov sú však iba rôzne interpretácie rovnakých východiskových podmienok. Teória Veľkého Tresku je však ešte stále najčastejšie prijímaným modelom vzniku vesmíru. Veľký Tresk: ....pred dvadsiatimi miliardami rokov
Nič. V tom čase neexistoval ani čas. No všetko vzišlo z tej ničoty. Hoci ľudia nemali potrebné vedomosti a techniku, vždy sa usilovali rozlúštiť záhadu vzniku sveta. Všetky civilizácie, všetky náboženstvá sa pokúšali ju svojim spôsobom vysvetliť. Astronómovia ju dnes vysvetľujú Veľkým Treskom. Je to celá séria vedeckých hypotéz, ktoré potvrdzujú astronomické pozorovania... Prvé okamihy:
Náš vesmír sa zrodil z explózie, z veľkého tresku. Predtým nebolo nič. Absolútna ničota My ľudia si ju ani nevieme predstaviť. A odrazu tá úžasná koncentrácia energie. Stalo sa to pred 20 miliardami rokov. V niekoľkých zlomkoch sekundy sa energia zmenila na hmotu. Z neslýchanej hustoty: celý náš vesmír bol skoncentrovaný v náprstku! Teplota: miliardy a miliardy stupňov !!! Pod vplyvom explózie sa hmota začala rozptyľovať, vzďaľovať sa od počiatočného bodu. To bol začiatok rozpínania vesmíru... ktoré sa ešte vždy neskončilo! Niektorí vedci sa domnievajú, že toto rozpínanie je nekonečné. Iní zastávajú názor, že sila rozpínania zrodená z Veľkého Tresku bude slabnúť a že gravitačná sila, ktorou pôsobí stred vesmíru na galaxie bude čoraz silnejšia. V tom prípade by sa náš vesmír stiahol do seba, zrútil by sa sám v sebe. To by bol big bang naruby. Big crunch (Veľké Zmrštenie). A
potom – prečo nie ? – nastal by ďalší Veľký Tresk... Táto teória večného návratu je v protiklade s teóriou stáleho rozpínania.

Ani jedna však nevie odpovedať na základnú otázku : Ako sa to všetko začalo ?
Big Bang: Na začiatku tohoto storočia Abbé Lemaitre tvrdil, že vesmír vznikol po explózii veľmi horúceho a veľmi hustého malého a primitívneho vajca. V nepatrnom zlomku sekundy po veľkom tresku sa vesmír ochladil a odvtedy sa rozpína. Elementárne častice, akési drobné guľôčky vytvorili hmotu : kvarky. Fyzici im dávajú zvláštne názvy, no zobrazujú ich konvenčnými prostriedkami. Po veľkom tresku sa kvarky organizujú. To je dlhý scenár, ktorý je etapou za etapou opísaný v nasledujúcich odstavcoch:
1, hneď po veľkom tresku je zmes hmoty a energie. Začína sa rozpínanie. Teplota v miliardtine sekundy poklesla o miliardy stupňov

2, Nepretržité zmeny tlaku a teploty mali za následok zmeny elementárnych častíc hmoty a energie. Vesmír sa stáva nestálym a rýchlo sa rozpína. 3, Potom gravitácia začína spomaľovať rozpínanie. Milióntina sekundy po veľkom tresku, vznikajú prvé „tehličky“ hmoty, ktoré poznáme. 4, Trochu neskôr dochádza k spojeniu dvoch protónov a dvoch neutrónov: vzniklo prvé atómové jadro. Ide o jadro hélia ! Teplota nie je „väčšia“ ako tri milióny stupňov !

5, Minúta po Big Bangu: závratný pokles hustoty umožňuje elektrónom obiehať okolo atómových jadier. Vznikajú prvé atómy vodíka a potom hélia. Týchto atómov je vo vesmíre je najviac – vodík a hélium tvoria 99% jeho hmoty. 6, Po prvých piatich minútach sa vesmír rozpína a ochladzuje pomalšie – to je éra hmoty. Za milión rokov teplota klesá o 3000 ˚C. Tieto podmienky umožňujú vznik hviezd. Pre pochopenie tejto teórie je nevyhnutné malé odbočenie do oblasti princípov štruktúry hmoty. Ako už bolo uvedené tak 75% látky súčastného vesmíru pozostáva z vodíka, 24% z hélia, a to zvyšné jedno percento celkového množstva látky v kozme predstavujú ostatné chemické prvky. Ak si uvedomíme, že hélium a všetky ťažšie prvky vznikli z vodíka, môžeme otázku vzniku celého vesmíru zúžiť na otázku vzniku vodíka. Atóm vodíka sa skladá z kladne nabitého jadra – protónu a z obalu s jedným záporne nabitým elektrónom. Výmena kvánt elektromagnetického poľa – fotónov vyvoláva medzi protónom a elektrónom príťažlivú elektromagnetickú silu. Protón sa zasa skladá z malých častíc – kvarkov, ktoré sa dnes v prírode vyskytujú v dvoch druhoch, ako takzvané up-kvarky (u) a down-kvarky (d), pričom protón vždy pozostáva z dvoch u-kvarkov a jedného d-kvarku. Ak sa elementárny elektrický náboj rovná – 1, potom hodnota elektrického náboja u-kvarku je +2/3 a d-kvarku –1/3. Preto sa elementárny náboj protónu rovná +1. Neutróny sa skladajú z dvoch d-kvarkov a jedného u-kvarku a preto sú elektricky neutrálne.
Na rozdiel od iných elementárnych častíc kvarky nikdy neexistujú samostatne.

Ich vzájomná väzba v protóne alebo neutróne je taká silná, že protón ani neutrón sa nedajú rozbiť na jednotlivé kvarky. Ak predpokladáme, že väzba medzi protónom a neutrónom je zapríčinená výmenou protónov, analogicky môžeme predpokladať (zatiaľ však iba v oblasti teórie), že veľká sila, ktorá „viaže“ kvarky v protóne alebo v neutróne je takisto zapríčinená výmenou častíc nazývaných gluóny. Tie súvisia s ďalšími neelektrickými nábojmi kvarku, ktoré obrazne nazývame „farby“. V súčasnosti vieme, že každej častici odpovedá anitičastica. Ak sa stretne častica so svojou antičasticou, obidve sa bez zvyšku premenia na energie. Antičastica elektrónu sa nazýva pozitrón; žiarivú energiu, ktorá vznikne pri ich strete, môžeme definovať ako dva fotóny. Veľmi zaujímavú kombináciu predstavujú v tejto súvislosti mezóny, ktoré pozostávajú z jedného kvarku a jedného antikvarku. Tieto väzby sú vzájomne nestabilné – kvarky a antikvarky sa vzájomne antihilujú a mezóny sa rozpadávajú na fotóny, elektróny a ďalšie častice patriace do skupiny leptónov. Proces, pri ktorom sa hmota a antihmota navzájom neutralizujú a zároveň uvoľňujú je vratný. Z dvoch fotónov môže teda vzniknúť jeden antikvark. Fakt, že elektrón a jeden pozitrón, ale aj kvark a antikvark môžu zaniknúť pri uvoľnení dvoch fotónov, by mohlo viesť k domnienke, že elektróny aj kvarky sú v podstate len rôzne prejavy taj istej prvotnej sily. Dôležité sú tu aj neutrína – veľmi ľahké elementárne častice bez elektrického náboja, pravdepodobne tiež s nulovou pokojovou hmotnosťou. Elektróny, neutrína a ďalšie častice nazývame leptóny. Podľa mnohých náznakov sa kvarky môžu zmeniť na leptóny a naopak, a to v dôsledku zatiaľ iba hypotetickej interakcie X.
Predpokladajme, že tento proces zmeny je zapríčinený výmenou jednej častice X. Častica X sa na základe výpočtov charakterizuje ako veľmi ťažká, preto sa nečudujme, že sa ju zatiaľ nepodarilo získať v nijakom výskumnom atómovom zariadení. Aj častici X zodpovedá antičastica a o označujeme ju Y. Ďalej predpokladáme, že v časovom intervale iba 10-49 sekundy po veľkom tresku vznikol z nepredstaviteľne hustého a horúceho oblaku energie nesmierny počet častíc X a Y! Vznik samotného veľkého tresku zostáva stále neobjasnený. Častice X a Y sú nestabilné a ihneď po svojom vzniku sa rozpadnú na dva kvarky resp. na kvark a elektrón. Z každého páru X/Y vznikajú teda tri kvarky a jeden elektrón. Kvarky sa spájajú do jedného protónu, takže výsledkom je jadro atómu vodíka ! Na druhej strane sa však pár X/Y môže rozpadnúť na dva antikvarky a pozitrón, teda na zložky atómu vodíka z antihmoty.

Prevláda však názor, že tieto varianty rozpadu nie sú rovnako časté – prvá z nich nepatrne prevláda. Treba teda vychádzať z predpokladu, že pri zániku 10 miliárd kvarkov a antikvarkov zostane vždy jeden prebytočný kvark. Z týchto nepatrných zvyškov sa potom postupne vytvára celý vesmírny substrát.
Približne 10-6 sekundy po veľkom tresku klesla teplota z viac ako 1032 Kelvin na okolo 1014K. V dôsledku toho sa mohli uvoľnené kvarky spojiť do nukleónov, budúcich atómových jadier. Vesmír v tejto fáze (asi sekundu po veľkom tresku) pozostával teda iba z nukleónov, elektrónov a neutrín. Po 100 sekundách, keď teplota rýchlo sa rozpínajúceho oblaku pralátky klesla iba na 1 miliardu K, začali sa v horúcej plazme formovať prvé komplexné atómové jadrá. Asi po 2,5 hodiny začali vznikať prvé atómy. Tento proces prerastá možnosti našej predstavivosti. Odohral sa približne pred 20 miliardami rokov. K tomuto údaju sa mohlo dospieť až vtedy, keď sa astrofyzikom podarilo určiť relatívnu rýchlosť vzďaľovania sa galaxií, teda vlastne rýchlosť rozpínania vesmíru.
Vychádzajúc z tejto skutočnosti musíme zo striktne matematického hľadiska predpokladať, že pred týmto časom sa celý substrát vesmíru nachádzal sústredený v jednom bode.
Priestorové štruktúry: Uplynulo asi 1 milión rokov od vzniku prvotnej látky, keď sa atómy začali spájať so väčších štruktúr – do kozmických hmlovín, hviezd, galaxií. Spôsob, akým sa to dialo môžeme ešte dnes pozorovať v oblastiach vesmíru, kde vznikajú hviezdy. Podobné procesy prebiehajú v medzihviezdnych oblakoch. Tieto oblaky pozostávajú z atómov vodíka a majú hustotu iba 10 až 1000 atómov na cm3 !!! Je to taká extrémne nízka hustota, že ju ako vysoké vákuum nemožno vôbec dosiahnuť v našich laboratóriách. Napriek mimoriadne nepatrnej hustote predstavuje celková hmotnosť takýchto oblakov sto- až milión násobok hmotnosti Slnka !!! Ich teplota sa pohybuje medzi 100 až 10 000 K. Zriedkavo sa v nich nachádzajú aj prachové častice a keď áno tak je ich iba niekoľko percent. Medzi prachovými časticami a medzi atómmi vodíka existujú aj gravitačné sily. Vďaka nim sa oblaky zmršťujú, až kým nedosiahnu hustotu 1000 až 1 milión atómov na 1 cm³. Vtedy sa začnú vytvárať molekuly. V tejto – trošku hustejšej hmlovine sa zasa pôsobením gravitačných síl jednotlivé oblasti menia na hviezdy, ktoré sa vplyvom zmenšovania objemu zahrievajú. Ich ďalší vývoj závisí od ich začiatočnej hmoty. Rastúca teplota často spôsobuje jadrové reakcie – tak to je aj v prípade Slnka, pričom klesá objem.

Pri inom type s veľkou hmotnosťou pokračuje zahusťovanie až kým obrovská gravitačná sila vyvolá kolaps, ktorý môže dopadnúť ako napr. výbuch supernovy. Podľa niektorých domnienok ťažké prvky, ktoré sú aj na Zemi vznikajú práve z takýchto supernov. Jednotlivé zoskupenia hmoty, teda hviezdy a planéty nie sú vo vesmíre rozložené rovnomerne. Koncentrujú sa do kôp alebo až do superkôp. Galaktická kopa, ku ktorej patrí naša Mliečna cesta je relatívne malá. Skladá sa asi z 12-tich galaxií. Vo vzdialenosti „iba“ okolo 60 mil. svetelných rokov sa nachádza v súhvezdí Panny kopa Virgo, ktorá pozostáva z niekoľko tisíc galaxií. V kope Coma, ktorá je vzdialená asi 500 miliónov svetelných rokov je sústredených asi 11 000 galaxií. Popri koncentráciách veľkého počtu galaxií existujú vo vesmíre aj obrovské prázdne priestory. Toto nerovnomerné rozloženie hmoty vo vesmíre ešte doteraz nevieme vysvetliť!.