Wielki Wybuch

Ten artykuł dotyczy Wielkiego Wybuchu. Zobacz też: Big Bang (ujednoznacznienie).

Wielki Wybuch (ang. Big Bang – dosł. wielki huk^[1]) – wieloznaczny termin kosmologiczny:

• cały proces rozszerzania się (ekspansji) obserwowalnego Wszechświata, początkowo wypełnionego plazmą;
• najwcześniejszy, początkowy etap tej ewolucji^[2] – era poprzedzająca atomy, zakończona ok. 13,799 ± 0,021 mld lat temu^[3]; miała wtedy miejsce pierwotna nukleosynteza, czyli fuzja protonów i neutronów w złożone jądra atomowe, zwłaszcza deuteru i helu^[2];
• hipotetyczna chwila (moment), czyli punkt na osi czasu, kiedy obserwowalny Wszechświat był skupiony w jednym punkcie^[4][5][6].

Modele opisujące te zjawiska są też znane jako teoria Wielkiego Wybuchu^[2], przy czym słowo „teoria” ma tu znaczenie fachowe, jako działu nauki i pewnego wyjaśnienia, podobnie jak teoria mnogości, muzyki, heliocentryczna (kopernikańska), atomistyczna, ewolucji czy względności. Synonimem Wielkiego Wybuchu rozumianego jako trwający proces bywa standardowy model kosmologiczny^[7].

Czas od Wielkiego Wybuchu w drugim lub trzecim znaczeniu bywa nazywany wiekiem Wszechświata, a sam Wielki Wybuch – narodzinami Wszechświata^[6] lub jego stworzeniem. Takie kosmogoniczne wyobrażenia to wyłącznie interpretacje i hipotezy, a nie fakty, jednak uzasadnia się nimi pisownię dużymi literami, niestandardową dla nazw wydarzeń w polskiej ortografii^[1]. Istnienie początku czasu pozostaje przedmiotem sporu, a dalej opisano przypuszczenia o wydarzeniach wcześniejszych niż Wielki Wybuch. Przez to jeśli nie zaznaczono inaczej, punktowe i przez to hipotetyczne rozumienie tego terminu pominięto.

Proces ten stopniowo odkrywano w XX wieku:

• hipoteza o nim pojawiła się najpóźniej w latach 20.^[8]. Aleksandr Friedman opisał model kosmologiczny tego typu^[8][9]; później Edwin Hubble i Georges Lemaître opisali rozszerzanie się Wszechświata, zgodnie z prawem nazwanym od nich. Ten drugi ekstrapolował ten proces w przeszłość, przez co bywa nazywany twórcą teorii Wielkiego Wybuchu, a jego publikacja z 1927 roku jej początkiem^[10];
• w drugiej połowie stulecia potwierdzono ten scenariusz obserwacjami promieniowania reliktowego, konkretniej mikrofalowego promieniowania tła.

Nazwa tego procesu pojawiła się najpóźniej w latach 50., kiedy upowszechnił ją Fred Hoyle^[10]. Krytykowano jej dosłowne rozumienie, ponieważ proces ten znacząco różni się od wybuchów (eksplozji) rozumianych ściśle^[10].

Model ten doczekał się szeregu wariantów i spekulacji na temat dokładnego przebiegu oraz wcześniejszych wydarzeń. Przykładowo:

• jedną z faz tego procesu mogła być inflacja kosmologiczna, zaproponowana w latach 80. przez Alana Gutha, na początku XXI wieku zaakceptowana przez większość kosmologów^[11];
• powstały spekulatywne scenariusze bariogenezy, czyli kształtowania się nukleonów z plazmy kwarkowo-gluonowej, mające tłumaczyć rzadkość antymaterii^[2];
• teorie wielkiej unifikacji twierdzą, że z powodu wysokiej temperatury zachodziła wtedy unifikacja przynajmniej części oddziaływań podstawowych – nie było wyraźnej różnicy między oddziaływaniem jądrowym silnym a siłami elektrosłabymi^[2];
• hipotetyczna era Plancka mogła być rządzona zjawiskami kwantowograwitacyjnymi^[2];
• być może także grawitacja była połączona z innymi oddziaływaniami^[2] – modele opisujące taką superunifikację, np. teoria strun, bywają nazywane teoriami wszystkiego;
• mogła mieć miejsce początkowa osobliwość czasoprzestrzenna^[2], z której wyłoniła się sama czasoprzestrzeń. Twierdzenie o osobliwościach mówi, że wynika to z części modeli opartych na ogólnej teorii względności^[12][13];
• model Hartle’a-Hawkinga uwzględnia zjawiska kwantowe, usuwając początkową osobliwość oraz odrębność czasu od innych wymiarów;
• Lee Smolin i Nikodem Popławski spekulowali o Wszechświecie przed Wielkim Wybuchem, tłumacząc ten ostatni kolapsem czarnej dziury;
• według innych przypuszczeń Wielki Wybuch mógł być Wielkim Odbiciem – skutkiem Wielkiego Kolapsu w dalszej przeszłości Wszechświata.

Naukowość takich hipotez, przynajmniej w angielskim znaczeniu słowa scientific, bywa kwestionowana^[14].

Nie wiadomo, jak się potoczy Wielki Wybuch rozumiany jako całościowy proces. Wiadomo, że ekspansja Wszechświata przyspiesza, prawdopodobnie z powodu ciemnej energii. Poszczególne ciała niebieskie mogą zniknąć; ewolucja gwiazd wytworzy więcej czarnych dziur, które najpewniej zanikną przez emisję promieniowania Hawkinga. Druga zasada termodynamiki sugeruje, że ostatecznie nastąpi śmierć cieplna Wszechświata.