A kozmikus háttérsugárzás

Gondolkodjunk el egy kicsit azon, hogy miről szól az ősrobbanás-elmélet, és az elmélet alapján mit kellene megfigyelnünk manapság. Az ősrobbanás azzal kezdődik, hogy a világegyetem összes anyaga egy végtelenül sűrű szingularitásban van. A szingularitás valami olyan, amire még a matematika sem érvényes, még azt sem tudjuk, hogy kell ezt érteni. Közvetlenül az ősrobbanás után – ami 13,7 milliárd évvel ezelőtt történt [mostani tudásunk szerint 13,8] –, rögtön utána ez a végtelenül kicsi szingularitás elkezd tágulni. Az első 100 000 évben még elég sűrű. Hadd mutassam csak meg! Tehát utána elkezd tágulni, talán eljut erre a szintre. Nem tudom, hogy az egész világegyetem végtelen vagy véges, hogy négydimenziós gömb, vagy minden irányban végtelen, vagy csak egy kicsit görbült itt-ott, és mindenhol máshol lehet, hogy lapos, nem megyek bele az egészbe. De utána elkezd tágulni egy kicsit a szingularitásból, de még mindig rendkívül sűrű, még mindig rendkívül sűrű. Olyan sűrű, hogy még atomok sem tudnak kialakulni, tehát csak az atomok alapvető építőelemeiből áll. Ezek csak röpködnek, elektronok és protonok, ezek csak röpködnek ebben az ultraforró, fehéren izzó, mondhatnám úgy is akár, hogy fehéren izzó plazmában. Tehát fehéren izzó plazmának fogom hívni. Aztán ha egy kicsit előrébb ugrunk – és most ez az a pont, amit úgy gondoljuk, hogy jól értünk. Ez a szám – igazából megnéztem néhány régi fizikakönyvet –, ez a szám megváltozott az utóbbi 15-20 évben, szóval lehet, hogy fog még változni. 380 000 évvel az ősrobbanás kezdete után, 380 000 évvel az ősrobbanás után – BB-vel fogom jelölni (Big Bang - Nagy Bumm) –, 380 000 évvel az ősrobbanás után – és nyilván plusz-mínusz néhány év – az univerzum eléggé kitágul, az univerzum már elég nagy – nyilvánvaló, hogy nem méretarányosan rajzolom a dolgokat –, a világegyetem elég nagy és elég ritka ahhoz, hogy egy kicsit lehűljön. Nincs már annyi ütközés, de még mindig forró hely. De mostanra lehűlt annyira, hogy az elektronokat be tudják fogni a protonok, és lényegében elkezdhetnek kialakulni az első hidrogénatomok. Kezdenek kialakulni az első hidrogénatomok. Valójában összesűrűsödnek. Úgy becsüljük, hogy ekkor a hőmérséklet körülbelül 3000 Kelvin, tehát lehűlt 3000 Kelvinre, de az még mindig olyan hőmérséklet, amiben nem szeretnél lófrálni. Ez még mindig rendkívül, rendkívül forró. Na most, miért fontos ez a pillanat, amikor kialakulnak az első atomok? Gondolkodjunk el azon, mi történik itt! Vannak ezek az ütközések és kölcsönhatások, és ha egy ütközés miatt, vagy valami energiakibocsátás miatt, vagy a magas hőmérséklet miatt keletkezik egy foton, akkor azt rögtön elnyeli valami más. Ha valami energia felszabadul, azt azonnal elnyeli valami más, mert az univerzum annyira sűrű, és főleg töltött részecskék vannak mindenütt. Itt hirtelen, itt nincs ez a sűrűség. Szóval itt a kibocsátott részecskék nem tudnának nagy távolságot megtenni, azonnal beleütköznének valami másba. Nos, menj át ide, és az univerzum kezd olyan lenni, mint amilyennek ismerjük. Hirtelen, ha ezek közül a nagyon forró atomok közül az egyik – ez közel sem olyan forró, mint ez az univerzum –, ha ezek közül a forró atomok közül az egyik kibocsát egy fotont – és ki tudnak bocsátani, mert 3000 Kelvin a hőmérsékletük –, ha kibocsátanak egy fotont, akkor egyszer csak már van hely arra, hogy ez a foton utazzon. Tehát először az univerzum történetében, 380 000 évvel az ősrobbanás után most már vannak fotonok, most már van elektromágneses sugárzás, most már van információ, ami nagy távolságokra el tud jutni. Szóval ha feltesszük, hogy ez történt, ez még mindig körülbelül 13,7 milliárd évvel ezelőtt volt. 380 000 év nem sok, amikor 13,7 milliárd évről beszélünk. Még csak meg sem változtatja igazából a számot, mert százezresekről beszélünk. 0,7 milliárd az 700 millió év. Tehát ez egy nagyon kicsi szám. Tehát ez még mindig nagyjából 13,7 milliárd, ténylegesen 13,7 milliárd mínusz 380 000 év. De ez volt az első időpont, amikor az információ terjedhetett, ezek a fotonok terjedhettek a térben, legtöbbjük anélkül, hogy nekiütközött volna valaminek, főleg olyasminek, aminek valószínűleg töltése van. A másik érdekes dolog, hogy ezek az atomok, amelyek létrejöttek, ezek most már semlegesek. Mire számíthatunk, ha a jelenben nézzük ezeket? Nos, gondolkodjunk el ezen! Ezek elindultak, ezeket a fotonokat kibocsátotta valami 13,7 milliárd évvel ezelőtt. És az univerzum minden pontján keletkeztek fotonok, tehát az univerzum minden pontján. A világegyetem elég egyenletes volt abban az időben, nagyon jelentéktelen szabálytalanságok voltak. De lehetett látni, mert fehéren izzó valami volt, ami éppen elkezdett sűrűsödni. Nem alakult ki sok olyan struktúra, amit most társítunk a világegyetemhez. Csak ilyen eléggé egyenletesen szétszóródott, viszonylag forró hidrogénatomokból állt ebben az időben. Tehát minden pont ilyen a világegyetemben. Gondoljuk végig, mi történik itt! Hadd rajzoljak egy másik ábrát! Tehát az univerzumnak erről a pontjáról beszélünk. A világegyetem még az ősrobbanás után 380 000 évvel is sokkal, de sokkal kisebb volt, mint ma. De mondjuk, hogy ez az a pontja a világegyetemnek, ahol történetesen most vagyunk. Ebben az időpontban nem volt Föld, nem volt Naprendszer, nem volt Tejútrendszer, csak egy csomó forró hidrogénatom volt. Ha a világegyetemnek ebben a pontjában lennénk, akkor lennie kellene olyan pontoknak az univerzumban, amelyek pontosan ebben az időpontban bocsátották ki ezt a sugárzást. És tulajdonképpen a világegyetem minden pontja kibocsátotta ezt a sugárzást. A világegyetemnek az a pontja, ahol most vagyunk, ez is kibocsátja ezt a sugárzást. Így azok a pontok, amelyek közelebb voltak hozzánk, azok is kibocsátották ezt a sugárzást, de az sokkal hamarabb elért hozzánk, milliárd évekkel ezelőtt ideért. De vannak olyan pontok, amelyek elég messze voltak ahhoz, hogy ez a sugárzás éppen most érjen ide hozzánk. Vagy másképpen fogalmazva, ez a sugárzás 13,7 milliárd év alatt ért el ide. Lerajzolom. Tehát ha a ma látható világegyetemet rajzolnám le – ezt tudod a méretekről szóló videóból –, ez nem lenne méretarányos, ennek sokkal, sokkal nagyobbnak kellene lennie, mint ez a kör, amit itt rajzoltam. De mondjuk, ez a látható világegyetem, mondjuk, ez a ma látható világegyetem. mert mindig körülbelül ugyanakkora távolságot látunk minden irányban, de nem vagyunk a világegyetem közepén. Világos szeretnék lenni. Mi a megfigyelhető világegyetem középpontjában vagyunk, mert minden irányban ugyanakkora távolságot tudunk megfigyelni. Na most, ha érkezik hozzánk valami fény 100 000 fényév távolságból, akkor a 100 000 évvel ezelőtti múltat látjuk. Meg kellene figyelnünk valamennyi fényt, amit először millió évekkel korábban bocsátottak ki. És ez olyan, mintha a millió évekkel ezelőtti múltat néznénk, mert a fényt, amit látunk, millió évekkel ezelőtt bocsátotta ki valami. Azt hiszem, ez egy kicsit felesleges mondanom. Látjuk azt a fényt, amely éppen most ért ide, miután milliárd éveken keresztül utazott, és így tulajdonképpen a milliárd évekkel ezelőtti objektumokat látjuk, mert akkor bocsátották ki a fényt. Szóval ugyanígy láthatjuk azokat az objektumokat is, amelyek 13,7 milliárd évvel ezelőtt bocsátották ki a fényt, egészen a kezdeteknél. Éppen ebben a szakaszban itt, éppen 380 000 évvel az ősrobbanás után. És mivel ez a fény csak most ér el hozzánk, olyannak fogjuk látni, mint amilyen 13,7 milliárd évvel ezelőtt volt. Tehát látnunk kell ezt a fajta sugárzást. A másik dolog, amit nem szabad elfelejtenünk, hogy a világegyetem tágult. Miután ezt kibocsátotta valami, az univerzum tágult, az univerzum nagyon gyorsan tágult – minden relatív, hogy mi számít gyorsnak, és ilyenek –, de tágult. Tanultuk a vöröseltolódásról szóló videóban, hogy ha a fényforrás távolodik tőlünk, vagy az elektromágneses sugárzás forrása távolodik tőlünk, akkor maga a sugárzás eltolódik a vörös felé. Tehát még ha ez viszonylag magas frekvenciájú is – el tudod képzelni, ez valamiféle vörösen izzó gáz volt, a hőmérséklete 3000 Kelvin volt –, mivel távolodott tőlünk, ezek a dolgok – tanultuk a megfigyelhető világegyetem méretéről szóló videóban –, annak ellenére, hogy ezek az elektromágneses hullámok 13,7 milliárd év alatt értek el hozzánk, ez a pont, ez a pont az űrben, az a pont az űrben, ami kibocsátotta ezeket az elektromágneses hullámokat, körülbelül 46 milliárd fényévre van tőlünk. Ez a legjobb becslésünk, Tehát a világegyetem még mindig tágul. Szóval az elmélet szerint – ha mindezt elhiszed, hogy ez kb. 3000 Kelvines volt, és eltolódott a vörös felé –, az elmélet szerint nekünk nem valami hasonló elektromágneses hullámot kellene látnunk, amit a 3000 Kelvin hőmérsékletű atomok bocsátottak ki, hanem azt kellene látnunk, hogy valamennyire eltolódott a vörös felé, a rádió tartományba. Tehát rádióhullámokat kellene észlelnünk. Azért észlelünk rádióhullámokat, és nem valamilyen magasabb frekvenciájú hullámokat, mert a hullám eltolódott a vörös felé. Eltolódott a vörös felé, alacsonyabb frekvenciára. És emlékezz vissza, ezt látnunk kellene a világegyetem minden pontjában, ahonnan a fotonok 13,7 milliárd évig utaztak, mindenhol látnunk kellene magunk körül. Ez szinte szükségszerű ahhoz, hogy valóban hihessünk a jelenlegi ősrobbanás-elméletben. És kiderült, hogy észleltük ezt. Ezt nagyon nehéz elképzelni, mert bármelyik más pontot nézed az univerzumban, az nem egyenletes. Minden más helyén a világegyetemnek csillagok és galaxisok vannak. Ezek már nem atomok, ezek csillagok és galaxisok és ilyesmik. És így vannak pontok az univerzumban, ahol sok sugárzást látsz, és vannak más pontok az univerzumban, ahol nem látsz semmit, csak feketeséget. De ha ez helyes, ha ez tényleg megtörtént, akkor egyforma rádióhullámokat kellene megfigyelnünk minden irányból körülöttünk. Mész 300..., vagy több, mint 360 fokot, 3 dimenzióban megyünk, és minden irányban elhelyezel egy antennát, egy rádióantennát, és észlelned kellene ezeket a rádióhullámokat, amelyek sokkal magasabb frekvenciájúak voltak a kibocsátáskor, de eltolódtak a vörös felé, és 13,7 milliárd évvel ezelőtt bocsátották ki őket. És az 1960-as évek végén kiderült, hogy megtalálták ezeket a minden irányból érkező rádióhullámokat. Ezeket kozmikus – hadd írjam le –, ez a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás. És ez egyesítve – tehát itt van ez az adat, amit kaptunk, ez a megfigyelés –, egyesítve azzal a ténnyel, hogy ha a távolabbi galaxisokat és galaxishalmazokat nézzük, úgy tűnik, mintha távolodnának tőlünk, mindegyik eltolódik a vörös felé, és annál nagyobb a vöröseltolódás, minél távolabbra nézünk, tehát ez, és hogy minden eltolódik a vörös irányába, ami távol van tőlünk, ez a két legjobb bizonyítéka az ősrobbanásnak. Remélem, elég érdekesnek találtad ezt.