Big Bang sau cum am ajuns să definim geneza universului cu o ironie

​Întrebați pe oricine ce este acela Big Bang! Mai toată lumea o să spună, inclusiv cei care nu cunosc foarte bine conceptul, că este vorba despre fenomenul care a dus la nașterea Universului nostru. Spun al nostru pentru că, prin lumina unor ipoteze mai mult sau mai puțin recente, e posibil să existe și altele. Ba chiar o infinitate de universuri.

Ar fi vorba despre a explozie a unui atom primordial, o singularitate extrem de densă, care a avut loc acum circa 13,7-13,8 miliarde de ani. Ideea îi aparține unui preot catolic belgian, George Lemaître, cel care a enunțat-o pentru prima dată în 1927. Cercetător la Harvard, ulterior profesor la Universitatea Catolică din Louvain, Lemaître a fost primul care a vorbit despre un atare model cosmologic. Tot el a semnalat faptul că galaxiile observabile se îndepărtează de Terra cu o viteză egală cu distanța la care se află. Pe scurt, cu cât mai departe sunt față de de sistemul nostru solar, cu atât mai rapid se îndepărtează.

Mă rog, dacă este să fim cât mai exacți, despre expansiunea Universului a vorbit pentru prima dată astronomul american Vesto Melvin Slipher. Asta în 1912. Ulterior a făcut-o astronomul german Carl Whilhelm Wirtz, în 1918, pentru ca apoi, în 1924, fizicianul rus Alexander Friedmann să reia ideea și să o prezinte într-o formă ceva mai coerentă. Se zice că Lemaître nu ar fi avut idee de studiile predecesorilor săi, iar observațiile sale ar fi fost 100% independente. Însă asta contează mai puțin acum.

Cert este că faimosul astronom american, Edwin Hubble, făcea aceleași observații și publica în 1929 legea care, ulterior, avea să fie cunoscută drept Legea Hubble-Lemaître. Legea care stabilea că Universul se află într-o continuă expansiune, iar viteza expasiuni a rămas cunoscută ca sub numele de constanta Hubble.

Dar niciunul dintre cei doi nu folosit vreodată termenul de Big Bang, atunci când au încercat să explice motivul acestei expasiuni și, implicit, originea Universului. Lemaître a vorbit despre „ipoteza atomului originar”, „Focul primordial de artificii”, „Oul cosmic”, „Începutul lumii” șamd. Conform ipotezei sale, din explozia originală, provocată de dezintegrarea radioactivă, s-au format primele stele, apoi primele galaxii, totul ajungând în timp la forma Universului cunoscut. Unul care, evident, având un început, va avea și un sfârșit.

Suprinzător, unul dintre cele mai mari nume care s-a opus teoriei Big Bang a fost nimeni altul decât Albert Einstein. El a respins inițial observațiile lui Alexander Friedmann legate de expansiunea Universului, atunci când acesta i-a cerut părerea printr-un schimb de scrisori. Ironia este că tocmai teoria generală a relativității, emisă de Einstein în 1916, sugera că Universul nu este unul static, așa cum se crezuse până atunci.

Ulterior, Einstein a catalogat modelul cosmologic propus de Lemaître ca unul „abominabil”. Fizicianul german a insistat asupra ideii unui univers static deși, paradoxal, însuși Isaac Newton postulase că într-un astfel de univers, materia ar fi fost atrasă spre centru. Ulterior, atunci când ideile lui Lemaître și ale celorlalți au fost confirmate, Einstein avea să numească propria încăpățânare drept una dintre cele mai mari gafe din viața lui.

A încercat în schimb să ofere o alternativă la teoria Big Bang, asta în 1931. Albert Einstein spunea atunci că, pentru a avea o densitate constantă, în univers trebuie să apară tot timpul particule noi de materie. Calculele sale s-au dovedit însă eronate. Chiar el a descoperit asta și astfel a renunțat la idee, fără a mai reveni vreodată asupra ei la modul serios.

Fred Hoyle și teoria stării de echilibru

Modelul atomului primordial propus de Lemaître lăsa o portiță spre o idee… să îi spunem „periculoasă”. În ce sens? În sensul că lăsa loc interpretărilor religioase cu privire la o origine sau o intervenție divină. De altfel, Papa Pius al XII-lea declara în 1951 că teoria Big Bang nu este altceva decât confirmarea științifică a creștinismului și a cărții Genezei, cea care, în accepțiunea sa, descrisese deja Big Bang-ul cu termenii „Să fie lumină!”.

Lemaître i-ar fi cerut Papei să nu mai facă astfel de comentarii și să nu tragă concluzii pripite în care să își expună viziunea personală asupra concordanței dintre știință și Biblie. A făcut-o la fel cum îl corectase și pe Einstein, atunci când acesta din urmă susținea că teoria relativității generale se aplică mai bine unui univers static decât unuia în mișcare.

Însă, chiar și astfel, ideea a fost rapid percepută ca o încercare de explicare religioasă a unui fenomen pur științific. Probabil de asta a și avut mulți contestatari. Și aici intră în scenă astronomul american Fred Hoyle. Despre Hoyle se poate spune, fără teama de a greși, că a fost unul dintre „greii” cercetării în domeniu. Ca un exemplu, el este, alături de William Alfred Fowler, părintele teoriei nucleosintezei stelare. Mai pe românește, ei au fost cei care au demonstrat că toate elementele din care este compus universul nostru, de la atomii de carbon și până la cei de plutoniu, s-au format în interiorul stelelor, dintr-un „combustibil originar” care a fost hidrogenul.

Toate aceste elemente au fost aruncate în spațiul cosmic în urma exploziilor cunoscute ca nove și supernove. Ulterior, din elementele grele astfel create, au luat naștere absolut toate lucrurile pe care le putem observa în univers. De la planete și până la oameni. Dacă știți faimoasa replică a lui Carl Sagan, „toți suntem formați din praf de stele”, ei bine, de la Fred Hoyle vine.

Hoyle a fost și unul dintre cei mai mari contestatari ai modelul cosmologic al atomului primordial propus de Lemaître. Știa și că modelul unui univers static nu este unul viabil. Așa că, alături de astrofizicienii Thomas Gold și Hermann Bondi, propunea la finalul anilor `40 o alternativă la cele două explicații.

Este vorba despre Teoria stării staționare sau Teoria stării de echilibru. Conform acestui model cosmologic, Universul este infinit. Nu are un început și, implicit, nu se poate sfârși. Una dintre diferențele dintre modelul static și cel al stării de echilibru este aceea că Universul, în viziunea lui Hoyle și a colaboratorilor săi, este unul în expansiune. Și atunci, cum se explică densitatea neschimbată a universului? Simplu, prin crearea continuă de materie, pe modelul expus mai devreme și pe care Einstein încercase să îl enunțe fără succes.

Cum a devenit Fred Hoyle, fără să vrea, părintele termenului de Big Bang

Concomitent cu teoria stării de echilibru propusă de Hoyle, un alt studiu, redactat de această dată de fizicianul ruso-american George Gamow, alături de asociații săi, Ralph Alpher și Robert Herman, susținea că Universul, așa cum o spusese și Lemaître, apăruse în urma unei explozii de energie. De atunci, el se extinde și se răcește în același timp. Practic, o completare a ipotezei preotului belgian.

Iar pentru următorii aproape 20 de ani, comunitatea științifică s-a văzut scindată între cele două modele cosmologice. Pe un astfel de fond, Fred Hoyle a formulat, fără nici cea mai mică intenție de a susține teoria adversă, un termen care a rămas în istorie. Cel de Big Bang.

Omul era invitat în 1949 într-o emisiune BBC în care trebuia să își expună opiniile cu privire la natura universului. Pentru a ridiculiza ipoteza atomului primordial, și pentru că avea nevoie de o metaforă vizuală prin care publicul să înțeleagă acea origine pe care el o considera inacceptabilă, a folosit un termen care fusese folosit și înaintea sa, dar în domeniul militar. Cum spuneam, Big Bang. O expresie care descria o explozie nu neapărat atât de puternică, pe cât de zgomotoasă. Sau, dacă preferați, un termen ușor peiorativ dat fiind contextul.

Ideea este că termenul a trecut aproape neobservat. Și asta pentru aproape două decenii. Nimeni nu a dat vreo mare importanță acestor cuvinte. Au fost însă reluate în 1965, an în care doi fizicieni, germanul Arno Allan Penzias și americanul Robert Wilson, anunțau descoperirea radiației cosmice de fond, energia sub formă de fotoni rezultată în urma teoreticei explozii primordiale și a unui univers extrem de fierbinte.

Lupta dintre cele două modele cosmologice se sfârșea cu această descoperire iar New York Times titra pe prima pagină, la 21 mai 1965 că noile dovezi științifice susțin ideea unui „Univers Big Bang”. Ulterior, în 1966, revista Nature prelua termenul, iar de acolo, prin citări, ajungea în zeci de studii de specialitate. În anii ’80, Big Bang-ul intrase deja în limbajul uzual și era folosit peste tot în lume.

Fred Hoyle a tot încercat să schimbe expresia cu altele pe care le considera mai aproape de o abordare științifică. A fost în zadar căci, așa cum el însuși o spunea: „cuvintele sunt precum harpoanele, odată ce au pătruns, sunt foarte greu de scos”. Practic, modul în care ne referim azi la nașterea Universului a plecat de la o ironie.

• Dați Follow paginii noastre de Facebook, HotNews Science, pentru a putea primi direct, în timp real, cele mai noi informații și curiozități din lumea științei!

Sursa foto: profimediaimages.ro