ทฤษฎีบิ๊กแบงสำหรับเด็ก

จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 มีเหตุผลดีๆ ที่นักดาราศาสตร์จะเชื่อว่าเอกภพหยุดนิ่ง นั่นคือวิธีที่พวกเขาเห็นมาโดยตลอด และจะเป็นเช่นนั้นตลอดไป อย่างไรก็ตาม ในปี 1929 การค้นพบครั้งสำคัญได้เปลี่ยนมุมมองนั้น วันนี้นักจักรวาลวิทยาเชื่อว่าจักรวาลเริ่มต้นจากการระเบิดของจักรวาลที่เรียกว่าบิ๊กแบงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 14 พันล้านปีก่อน

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ Edwin Hubble สังเกตว่าดาวบางดวงดูเหมือนจะอยู่ไกลเกินกว่าที่เคยเชื่อไว้มาก อันที่จริง พวกมันไม่ใช่ดวงดาวเลย พวกมันเป็นกลุ่มของดวงดาว หรือกาแล็กซี่ ซึ่งห่างไกลจากที่ที่เราอาศัยอยู่ ฮับเบิลศึกษาแสงที่ดาราจักรเหล่านี้เปล่งออกมา และใช้มันเพื่อพิจารณาว่าพวกมันอยู่ไกลแค่ไหน ในกระบวนการนี้ เขาพบว่าแสงถูกเลื่อนไปทางปลายสเปกตรัมสีแดง นี่หมายความว่ากาแล็กซีต่าง ๆ กำลังเร่งออกไป ซึ่งหมายความว่าจักรวาลไม่นิ่ง - มัน (และยังคง) กำลังขยายตัว

ถ้าจักรวาลกำลังขยายตัว มันต้องเริ่มต้น ณ จุดใดจุดหนึ่งของเวลาและพื้นที่ และด้วยเหตุนี้จึงต้องสามารถติดตามการขยายตัวของมันไปยังจุดนั้นได้ นักวิทยาศาสตร์ได้สรุปว่าบิ๊กแบงเกิดขึ้นเมื่อ 13.7 พันล้านปีก่อน โดยการวัดระยะทางของกาแลคซีและการเลื่อนสีแดงอย่างระมัดระวัง ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการเคลื่อนที่ของกาแลคซี ในเวลานั้น พื้นที่และสสารมีอยู่ในจุดเดียวที่เรียกว่าภาวะเอกฐาน จุดที่เล็กและหนาแน่นอย่างไม่มีขอบเขต บิ๊กแบงไม่ใช่การระเบิดอย่างแท้จริง ทั้งหมดที่เราพูดได้ก็คือมันเป็นจุดที่พื้นที่และเวลาเริ่มขยายสู่จักรวาลที่เรารู้จักในปัจจุบัน

ในตอนเริ่มต้นของจักรวาล สสารมีความหนาแน่นมากจนกฎฟิสิกส์ธรรมดาๆ ไม่ได้นำมาใช้ แต่ทุกอย่างกลับทำงานตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งปกครองโลกของอะตอมและอนุภาคของอะตอม ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายได้อย่างแม่นยำว่าสภาพเป็นอย่างไรและก็เหมือนกับ ยากที่จะกำหนดขอบเขตชั้นนอกของเอกภพได้อย่างแม่นยำ ซึ่งจะเป็นขอบนำของ การขยาย. นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอมากกว่าหนึ่งสถานการณ์สำหรับอนาคตของจักรวาล มันอาจขยายตัวต่อไปได้ตลอดไป แต่ในที่สุดความร้อนก็หมดลง ปล่อยให้ทุกอย่างเย็นชาและตายไป นั่นคือการแข็งตัวครั้งใหญ่ อีกทางหนึ่ง จักรวาลอาจยุบกลับเข้าไปเองและจบลงด้วยการกระทืบใหญ่

ในช่วงหลังของศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์เริ่มศึกษาหลุมดำอย่างจริงจัง ซึ่งได้รับการทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ สิ่งเหล่านี้เป็นภาวะเอกฐานเช่นกัน และเกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงระเบิดใส่ตัวเอง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าหลุมดำมีอยู่ทั่วไป และมีหลุมดำอยู่ที่ใจกลางของทุกดาราจักร รวมทั้งของเราด้วย วิธีหนึ่งในการดูบิกแบงคือหลุมดำที่มีมวลมหาศาลมาก ซึ่งหมายความว่าอาจไม่มีลักษณะเฉพาะ เป็นไปได้ว่ามีคนอื่นที่คล้ายคลึงกัน -- และด้วยเหตุนี้ "หลายหลาก" นักฟิสิกส์ระดับประถมศึกษาหลายคน (นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาอนุภาคย่อยและแม้แต่อวกาศเอง) เชื่อว่าเป็นกรณีนี้