Ewolucja Wszechświata

Ewolucja Wszechświata: od momentu Wielkiego Wybuchu

Obrazek: Ewolucja Wszechświata przedstawiona graficznie

Ewolucja Wszechświata, tematy:
  1. Ewolucja Wszechświata w ujęciu kosmologicznym (Standardowy Model Ewolucji Wszechświata)
  2. Ewolucja Wszechświata w ujęciu filozoficznym (materia – życie – świadomość)
  3. Przyszłość Wszechświata w świetle współczesnej kosmologii

Filozofia, obok  zagadnienia pochodzenia i ewolucji całego Wszechświata, wyróżniając 5 er kosmologicznych, zajmuje się również problemami powstania i rozwoju życia oraz powstania i rozwoju człowieka, jak też świadomości. W ujęciu filozoficznym wyróżnia z kolei 4 fazy ewolucji Wszechświata, wyznaczające 4 okresy rozwoju materii z filozoficznego punktu widzenia.

1. Ewolucja Wszechświata w ujęciu   kosmologicznym (Standardowy Model Ewolucji Wszechświata)

W geologii ewolucję naszego globu dzieli się na ery geologiczne. Podobnie w kosmologii w ewolucji Wszechświata wyróżnia się ery kosmologiczne.

Zgodnie ze Standardowym Modelem Ewolucji Wszechświata od momentu Wielkiego Wybuchu (WW) do czasów współczesnych wyróżnia się 5 er kosmologicznych:  

  • (I) Era Plancka (zwana też erą grawitacji kwantowej)
  • (II) Era hadronowa
  • (III) Era leptonowa
  • (IV) Era promienista
  • (V) Era galaktyczna

(I) Era Plancka

trwa niewyobrażalnie mały odcinek czasu od momentu WW (t = 0) do progu Plancka (t = 10-44 sek). Erę tę określa się jako terra incognita („ziemia nieznana”), gdyż wiedza o tej erze jest znikoma. Materia tworzyła wówczas prawdopodobnie jakąś jednolitą strukturę (coś na kształt plazmy). W końcu tej ery gęstość materii wynosiła 1094 g/cm³, a temperatura – 1033K.

Wraz z końcem ery Plancka przestają dominować efekty kwantowej grawitacji, które zostaną opisane dopiero przez przyszłą teorię grawitacji kwantowej i zaczynają obowiązywać znane prawa odkryte przez ogólną teorię względności oraz mechanikę kwantową.

(II) Era hadronowa –

podobnie jak kolejne – trwała znacznie dłużej: od progu Plancka do t = 10-4 sek.

W erze tej najpierw powstała plazma kwarkowo-gluonowa, a następnie z kwarków zaczęły wyłaniać się cząstki ciężkie zwane hadronami, takie jak protony, neutrony i inne. W erze hadronowej rzeczywistość fizyczna rozdwoiła się na cząstki materii (hadrony) oraz czasoprzestrzeń, tworzącą tło, w którym cząstki się poruszały.

Według teorii superunifikacji do progu Plancka wszystkie oddziaływania fizyczne tworzyły jednolite oddziaływanie zwane supergrawitacją. Wraz z erą hadronową nastąpiło wyodrębnienie się oddziaływania grawitacyjnego z reszty oddziaływań fizycznych.

W erze tej miała miejsce faza inflacji (10-35  10-32).

Ewolucja Wszechświata: Promieniowanie reliktowe tła. Obraz wykonany przez sondę kosmiczną NASA – WMAP, z dziewięcioletnich danych.
Promieniowanie reliktowe tła. Obraz wykonany przez sondę kosmiczną NASA – WMAP z dziewięcioletnich danych
(III) Era leptonowa

trwała od 10-4 sek do 10 sek.

Ponieważ rozszerzanie się Wszechświata prowadzi do spadku temperatury, zatem temperatura w erze leptonowej stała się zbyt chłodna dla hadronów, które zderzając się ze sobą przekształcały się w cząstki lekkie, zwane leptonami. W ten sposób leptony stały się podstawowym budulcem świata.

Jednakże hadrony nie zniknęły całkowicie, dlatego w erze tej wyróżniamy 3 podstawowe składniki świata:

  • leptony
  • hadrony 
  • tło czasoprzestrzenne.

Kiedy upłynęły 2 sek od momentu WW nastąpiło odłączenie neutrin (które podobnie jak elektrony należą do leptonów) od procesów ewolucyjnych Wszechświata, co doprowadziło do powstania tzw. tła neutrinowego.

Odkrycie tego tła byłoby wielkim osiągnięciem fizyki doświadczalnej, gdyż jego analiza dostarczyłaby bezpośredniej informacji o stanie Wszechświata w czasie 2 sek po WW.

(IV) Era promienista trwała

od 10 sek do około 100 mln lat.

Nastąpił koniec panowania leptonów i wystąpiła dominacja cząstek promieniowania elektromagnetycznego. Elektrony i pozytony łączą się w fotony, które stają się główną składową Wszechświata.

W erze promienistej Wszechświat stał się czteroskładnikowy:

  • obok promieniowania,
  • istniały hadrony,
  • leptony oraz
  • tło czasoprzestrzenne.

Kiedy wiek Wszechświata wyniósł około 1 mln (106) lat, z cząstek elementarnych zaczęły masowo powstawać atomy, co sprawiło, że droga swobodna fotonów wydłużyła się do tego stopnia, iż wyłączyły się z ciągu procesów ewolucyjnych i wytworzyły promieniowanie tła, zwane promieniowaniem reliktowym.

Ewolucja Wszechświata: Galaktyka spiralna
Galaktyka spiralna

Promieniowanie to, zostało przewidziane przez teorię WW, dlatego też jego odkrycie w roku 1965 stanowiło decydujący argument na rzecz WW.

(V) Era galaktyczna

trwa od 100 mln lat do naszych czasów (13,7 mld lat).

W erze tej najpierw zaczęły powstawać gwiazdy (już od około 100 mln lat po WW), a następnie gwiazdy zaczęły łączyć się w galaktyki, co miało miejsce, gdy Wszechświat osiągnął około 500 mln lat.

Obecnie średnia gęstość materii osiągnęła bardzo małą wartość, wynoszącą od 10-31 do 10-28g/cm³, a średnia temperatura we Wszechświecie wynosi jedynie 2,7 K (czyli około –270° C).

Dane powyższe wskazują, że życie na naszym globie przebiega w warunkach nader wysokiej gęstości materii oraz wysokiej temperatury, tzn. w warunkach ekstremalnych w porównaniu do średniej Wszechświata.

2. Ewolucja Wszechświata w ujęciu filozoficznym (materia – życie – świadomość)

Kosmologia jest jedną z nauk fizycznych – jest fizyką Wszechświata (megafizyką). Dlatego ujmuje rozwój Wszechświata z punktu widzenia jednej nauki (szczegółowej), jaką jest fizyka.

Natomiast filozofia ujmuje ewolucję Wszechświata z punktu widzenia wielu nauk. Jej punkt widzenia jest – można rzec – ogólnonaukowy.

Znaczy to, że filozofia badając rozwój Wszechświata nie może się ograniczać do fizyki, lecz musi uwzględniać punkt widzenia takich nauk jak chemia, biologia, psychologia i inne nauki. A zatem w ujęciu filozofii, obok zagadnienia pochodzenia i ewolucji całego Wszechświata, fundamentalne znaczenie mają również problemy powstania i rozwoju życia oraz powstania i rozwoju człowieka i świadomości.

Wyróżnia się 4 fazy ewolucji Wszechświata w ujęciu filozoficznym, wyznaczające 4 okresy rozwoju materii z filozoficznego punktu widzenia:

  • (1) Faza ewolucji (czysto)fizycznej
  • (2) Faza ewolucji chemicznej
  • (3) Faza ewolucji biologicznej
  • (4) Faza ewolucji społecznej

(1) Faza ewolucji (czysto)fizycznej

ciągnie się od momentu WW do powstania atomów. Obejmuje zatem okres od WW do 1 mln lat, gdyż wtedy to powstały atomy. Ewolucja (czysto)fizyczna polegała głównie na powstawaniu cząstek elementarnych a następnie struktur z nich złożonych, takich jak atomy, ciała makroskopowe oraz ciała niebieskie.

(2) Wraz z powstaniem atomów rozpoczyna się faza ewolucji chemicznej,

która kształtuje się na bazie ewolucji (czysto) fizycznej. Chemia bowiem jest nauką o reakcjach zachodzących między atomami. Ewolucja chemiczna polega głównie na powstawaniu coraz to cięższych pierwiastków oraz coraz bardziej złożonych związków chemicznych, nieorganicznych a następnie organicznych (związków węgla).

(3) Wraz z powstaniem życia rozpoczyna się faza ewolucji biologicznej.

Życie na Ziemi powstało około 4 mld lat temu (z dokładnością ± 200 mln lat).

Nic pewnego nie wiadomo o życiu pozaziemskim. Takie fakty jak istnienie materii organicznej poza Ziemią, istnienie wielu układów planetarnych oraz odkrycie wody i lodu na innych ciałach niebieskich czynią prawdopodobieństwo istnienia życia poza Ziemią, znacznym.

(4) Faza ewolucji społecznej rozpoczyna się wraz z pojawieniem się człowieka i społeczeństwa ludzkiego.

Według współczesnej antropologii (biologicznej) człowiek pojawił się około 200 tys. lat temu. Wtedy to u przodka człowieka ukształtowały się 4 cechy uznawane za atrybuty człowieczeństwa:

  • postawa wyprostowana,
  • systematyczne wytwarzanie i posługiwanie się narzędziami,
  • myślenie logiczne (pojęciowe) oraz
  • mowa artykułowana.

Warto zwrócić uwagę, że ustalając datę powstania życia i świadomości zmienia się „punkt zerowy” odniesienia czasu: zamiast liczyć czas od momentu WW, daty powstania życia i świadomości, określane są przez cofanie w czasie od momentu „teraz”.

Życie (na Ziemi) powstało, kiedy Wszechświat liczył sobie około 10 mld lat (od WW), natomiast człowiek pojawił się, kiedy Wszechświat liczył sobie niecałe 14 mld lat (od WW).

A zatem życie i świadomość stanowią wytwór ewolucji Wszechświata trwającej wiele miliardów lat.

3. Przyszłość Wszechświata w świetle współczesnej kosmologii

Nie wiadomo, co było przed Wielkim Wybuchem, nie wiadomo też, który z dwóch przewidywanych scenariuszy dalszego rozwoju Wszechświata się zrealizuje. Według jednego scenariusza, po etapie rozszerzania się Wszechświata nastąpi – pod wpływem grawitacji – jego kurczenie, zakończone

Wielką Zapaścią.

Według scenariusza drugiego, rozszerzanie się Wszechświata nigdy się nie zakończy, gromady galaktyk, a następnie same galaktyki i inne coraz to mniejsze obiekty będą się sukcesywnie od siebie oddalać i

Wszechświat rozpłynie się w nieskończonej pustce.

Odkryty w 1998 roku fakt przyśpieszonej ekspansji Wszechświata czyni obecnie bardziej prawdopodobnym drugi scenariusz.

Nie jest jednak wykluczone, że jest to kolejna faza inflacyjnego przyśpieszenia ekspansji Wszechświata, po której Wszechświat powróci do standardowej prędkości rozszerzania, co uczyniłoby obydwa scenariusze równie możliwe.

Iva Kalina, 27.11.2017

Zob. Teoria Wielkiego Wybuchu  oraz inne tematy z kategorii: Filozofia przyrody i Kosmologia

About Achatoja

Kilka słów o autorze.

View all posts by Achatoja →

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *