빅뱅은 어떻게 일어났나요?

빅뱅은 단지 천문학적 관측에 기초한 이론, 가정일 뿐이다.

약 50억년 전, 우주의 모든 물질은 극도로 높은 온도로 한 지점에 고도로 집중되어 엄청난 폭발이 일어났다. 빅뱅 이후 물질은 외부로 팽창하기 시작하여 오늘날 우리가 보는 우주를 형성했습니다. 빅뱅의 전체 과정은 복잡하며, 이제 고대 우주의 발전 역사는 이론적 연구를 통해서만 설명할 수 있습니다. 이 150억년 동안 은하단, 은하계, 우리 은하수, 별, 태양계, 행성, 위성 등이 탄생했습니다. 우리가 지금 볼 수 있는 것과 볼 수 없는 우주의 모든 천체와 물질은 우주의 현재 형태를 형성했습니다.

사람들은 어떻게 빅뱅이 있었을지 모른다고 추측할 수 있나요? 이는 천문학적 관측과 연구에 의존합니다. 우리 태양은 은하수에 있는 1000억에서 2000억 개의 별 중 하나일 뿐입니다. 우리 은하수와 같은 은하 외 은하계는 수만 개에 이릅니다. 관측을 통해 우리는 멀리 있는 은하들이 우리로부터 멀어지고 있다는 것을 발견했습니다. 은하들이 우리로부터 멀어질수록 더 빠르게 날아가서 팽창하는 우주를 형성합니다.

이에 대해 사람들은 반성하기 시작했습니다. 사방으로 멀어져가는 이들 은하계의 움직임을 보면, 과연 같은 근원에서 방출된 것인지도 모르겠습니다. 우주가 시작될 때 빅뱅은 어떻습니까? 나중에 우주를 가득 채운 마이크로파 배경 복사가 관측됐다. 이는 약 150억년 전 빅뱅의 여파가 미약하지만 존재한다는 뜻이다. 이 발견은 빅뱅을 강력하게 뒷받침합니다.

빅뱅에 대한 견해:

1932년 르메트르는 처음으로 현대 빅뱅 이론을 제안했습니다. 폭발로 인해 파편이 사방으로 흩어지면서 우리 우주가 형성되었습니다. 러시아계 미국인 천체물리학자 가모프는 처음으로 일반 상대성 이론을 우주 이론에 통합하여 뜨거운 빅뱅 우주론을 제안했습니다. 우주는 고온, 고밀도 원시 물질로 시작되었으며 초기 온도는 수십억도를 넘었습니다. ., 온도가 계속 떨어지면서 우주는 팽창하기 시작했습니다.

1965년 펜지어스와 윌슨은 우주 배경 복사를 발견했고, 이후 우주 배경 복사가 빅뱅이 남긴 유물임을 확인하면서 빅뱅 이론의 중요한 기초를 제공했다. 그들은 또한 1978년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

20세기 과학의 지혜와 인내가 호킹에 집약되어 ​​있다. 그는 우주가 탄생한 지 10초부터 43초까지 우주의 진화 과정을 명쾌하게 설명했다.

우주의 기원: 먼저 원자보다 작은 특이점, 그 다음에는 빅뱅, 그리고 빅뱅을 통해 에너지는 몇 가지 기본 입자를 형성했고, 에너지의 영향을 받아 이 입자들은 점차 우주의 다양한 물질을 형성했습니다. 지금까지 빅뱅 우주 모델은 우주 그림에 대한 가장 설득력 있는 이론이 되었습니다. 그러나 빅뱅 이론은 아직 수많은 실험의 뒷받침이 부족하고, 우리는 우주가 폭발하기 시작하고 폭발하기 전의 모습을 아직 알지 못합니다.

빅뱅 이론: 빅뱅 이론

빅뱅 이론은 우주 형성에 관한 가장 영향력 있는 이론으로, 영어로는 빅뱅(Big Bang)이라고도 한다. 뱅 유니버스. 빅뱅이론은 1920년대에 탄생해 1940년대에 보완·발전됐지만 아직까지 알려지지 않은 이론이다. 사람들이 이 이론에 광범위한 관심을 기울이기 시작한 것은 1950년대가 되어서였습니다.

빅뱅 이론의 주요 사상은 우리 우주가 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 진화하는 역사를 갖고 있다는 것이다. 이 기간 동안 우주 시스템은 고정되어 있지 않고 끊임없이 팽창하여 물질의 밀도가 밀도가 높은 것에서 얇은 것으로 진화했습니다. 뜨거운 것에서 차가운 것으로, 밀도가 높은 것에서 얇은 것까지 이 과정은 마치 거대한 폭발과 같습니다. 빅뱅 우주론의 관점에 따르면 빅뱅의 전체 과정은 다음과 같습니다. 우주 초기에는 온도가 100억도 이상으로 매우 높았습니다. 물질의 밀도도 상당히 커서 우주체계 전체가 균형을 이룬다. 우주에는 중성자, 양성자, 전자, 광자, 중성미자와 같은 일부 기본 입자 형태의 물질만 존재합니다. 그러나 전체 시스템이 지속적으로 확장되기 때문에 결과적으로 온도가 빠르게 떨어집니다. 온도가 약 10억도까지 떨어지면 중성자는 붕괴되거나 양성자와 결합하여 중수소, 헬륨 및 기타 화학 원소가 형성되기 시작합니다.

온도가 100만도까지 더 떨어지면 화학 원소를 형성하는 초기 과정이 종료됩니다(원소 합성 이론 참조). 우주의 물질은 주로 양성자, 전자, 광자 및 일부 가벼운 원자핵입니다. 온도가 수천도까지 떨어지면 방사선이 가라앉고 우주는 주로 기체 물질로 이루어져 있으며, 그 가스는 점차적으로 기체 구름으로 응축되어 다양한 성계를 형성하여 오늘날 우리가 보는 우주가 됩니다.

빅뱅 모델은 다음과 같은 관측 사실을 일률적으로 설명할 수 있습니다.

a) 이 이론에서는 모든 별은 온도가 떨어진 후에 생성되므로 모든 천체의 나이는 다음과 같아야 한다고 주장합니다. 기온이 떨어진 후부터 오늘까지의 기간은 짧다. 즉, 200억년 미만이어야 한다. 다양한 천체의 나이를 측정한 것이 이를 증명합니다.

b) 은하 외 물체는 스펙트럼 선의 체계적인 적색 편이를 가지며 적색 편이는 대략 거리에 비례하는 것으로 관찰되었습니다. 도플러 효과로 설명하면 적색 편이는 우주 팽창을 반영합니다.

c) 다양한 천체에서는 헬륨 풍부도가 상당히 높으며 대부분이 30%입니다. 별의 핵반응 메커니즘만으로는 헬륨이 왜 그렇게 많은지 설명하기에는 충분하지 않습니다. 빅뱅 이론에 따르면 초기 온도가 매우 높았고 헬륨 생산 효율도 매우 높았다는 사실이 이를 설명할 수 있다.

d) 우주의 팽창률과 헬륨 존재비를 바탕으로 각 역사적 기간의 우주 온도를 구체적으로 계산할 수 있습니다.

빅뱅 이론에 따르면 우주는 150억년 전 아주 작은 지점에서 탄생했고, 그곳에서 시간과 공간, 질량과 에너지가 탄생하고 물질의 작은 입자들이 모여 큰 덩어리로 뭉쳐졌다. 물질의 그룹, 결국 은하, 별, 행성 등을 형성합니다. 빅뱅 이전에는 우주에는 물질도, 에너지도, 심지어 생명도 없었습니다.

그러나 빅뱅 이론은 빅뱅 이전의 현재 우주가 어떠했는지, 빅뱅이 일어난 이유가 무엇이었는지에 대해 답할 수 없다. 빅뱅 이론에 따르면 우주에는 시작이 없었다. 빅뱅부터 블랙홀까지, 우주가 생성되고 파괴되고 재창조되는 순환과정일 뿐이다.

이것은 가설일 뿐 완벽한 이론은 아닙니다.

빅뱅 이론이 아직 성숙되지는 않았지만 여전히 우주 형성의 주류 이론으로 자리잡고 있다. 핵심은 현재 빅뱅 이론을 뒷받침하는 몇 가지 증거가 있다는 점이다.

a) 적색 편이

지구의 어느 방향에서 보아도 멀리 있는 은하들이 우리로부터 멀어지고 있으므로 우주가 팽창하고 있음을 추론할 수 있으며, 은하계가 우리에게서 멀어질수록 더 빨리 멀어지고 있습니다.

b) 허블의 법칙

허블의 법칙은 서로 멀어지는 은하 사이의 속도와 거리에 대한 명확한 관계입니다. 그것은 여전히 ​​우주의 움직임과 팽창을 설명합니다.

V=H×D

여기서 V(Km/sec)는 이동 속도이고, H(Km/sec/Mpc)는 허블 상수(50)입니다. (Mpc)는 은하 거리이다. 1Mpc=326만 광년.

c) 수소와 헬륨의 풍부함

모델에서는 수소가 25%, 헬륨이 75%를 차지한다고 예측하고 있으며 이는 실험을 통해 확인되었습니다.

d) 미량 원소의 풍부함

이러한 미량 원소의 경우 모델에서 예측된 풍부함은 측정된 것과 동일합니다.

e) 3K 우주배경복사

빅뱅이론에 따르면 우주는 팽창으로 인해 냉각되었고 이때 생성된 방사선 불씨는 현재 우주에 여전히 존재해야 한다. 1965년에 3K 배경 방사선이 측정되었습니다.

f) 배경 복사의 미량 불균일성

우주의 초기 상태가 균일하지 않았음을 증명하며, 이것이 현재의 우주와 현재의 은하계, 성단이 생성되는 이유이다.

g) 빅뱅 이론의 새로운 증거

2000년 12월 영국 잡지 '네이처'에서는 과학자들이 빅뱅을 증명하는 데 사용할 수 있는 새로운 증거를 발견했다고 밝혔습니다. 우주의 이론.

오래전부터 우주는 원래 질량이 매우 크고 부피가 매우 작으며 온도가 매우 높은 점이었다는 이론이 있어왔습니다. 그러다가 이 점이 폭발하여 부피가 팽창하면서 기온은 계속해서 떨어졌다. 우주에는 빅뱅 초기부터 남아 있는 '우주배경복사'라는 우주선이 오늘날까지도 남아있다.

과학자들은 수십억 년 전 퀘사로부터 우주의 먼 가스 구름이 흡수한 빛을 분석한 결과, 그 온도가 실제로 오늘날 우주의 온도보다 높았다는 사실을 발견했습니다.

그들은 배경 온도가 섭씨 약 -263.89도라는 것을 발견했는데, 이는 현재 측정된 우주 온도인 섭씨 -273.33도보다 높은 수치입니다.

위의 증거는 존재하지만, 우주가 빅뱅 이론에서 유래했는지 여부에 대해서는 아직 설득력 있는 증거가 부족하다.

빅뱅이론은 우주론의 몇 가지 근본적인 문제를 만족스럽게 설명할 수 있는 현대 우주론의 주요 학파이다. 빅뱅 이론은 1940년대에야 제안되었지만 1920년대부터 본격적으로 등장했습니다. 1920년대에 몇몇 천문학자들은 많은 은하외 은하의 스펙트럼 선이 지구상의 동일한 원소의 스펙트럼 선과 비교하여 파장 변화, 즉 적색 편이를 갖는다는 것을 관찰했습니다.

1929년 미국 천문학자 허블은 은하 스펙트럼선의 적색 편이가 은하와 지구 사이의 거리에 정비례한다는 결론을 내렸습니다. 그는 이론에서 다음과 같이 지적했습니다. 스펙트럼 선의 적색 편이를 도플러 효과의 결과로 간주하면 은하 외 은하가 우리에게서 멀어지고 있다는 의미이며, 은하가 멀어질수록 속도가 빨라집니다. 우리에게서 멀어지고 있습니다. 이것은 우주의 팽창을 보여주는 그림이다.

1940년대 미국의 천체물리학자 가모프(Gamow) 등이 빅뱅 이론을 공식적으로 제시했다. 이 이론은 먼 과거에 우주가 극도로 높은 온도와 밀도의 상태에 있었다고 주장합니다. 이 상태는 생생하게 "원시 불덩어리"라고 불립니다. 이후 불덩이가 폭발하면서 우주는 팽창하기 시작했고, 물질의 밀도는 점점 얇아졌고, 온도도 점차 낮아져 오늘날의 상태에 이르렀다. 이 이론은 은하외 물체의 스펙트럼선의 적색 편이 현상을 자연스럽게 설명할 수 있으며, 많은 천체물리학 문제도 만족스럽게 설명할 수 있습니다. 1964년 미국인 펜지어스(Penzias)와 윌슨(Wilson)은 빅뱅 이론에 대한 새롭고 강력한 증거를 발견했습니다.

이 이론은 발전 중인 이론으로서 대다수의 과학자들이 인정하고 있지만 여전히 설명할 수 없는 문제가 있으며 이론 체계를 더욱 개선해야 합니다.