انجمن‌ها
فیزیک
موضوعات دیگر فیزیک
شروع کننده تاپیک: bgq
تاریخ شروع: 16 نوامبر 2013
برچسب‌ها
دامنه فیزیک

خلاصه: نظریه بیگ بنگ یک نظریه علمی است که منشاء و تکامل جهان را توضیح می‌دهد. این نظریه بر این فرضیه استوار است که جهان با یک "انفجار بزرگ" آغاز شده و از آن زمان تاکنون در حال گسترش بوده است. این نظریه مورد آزمایش قرار گرفته و با تعداد زیادی از مشاهدات تأیید شده است.

16 نوامبر 2013
1

سلام،
من 2 سال تحصیل در فیزیک و 1 سال تحصیل در آموزش فیزیک را به پایان رسانده‌ام.
از اولین سخنرانی در دانشگاه، به دانشجویان آموزش داده می‌شود که فیزیک یک علم تجربی است. قدرت فیزیک در این است که می‌توان آن را به صورت تجربی تأیید کرد. اگر کسی در مورد هر اصلی شک داشته باشد، می‌تواند آن را به صورت تجربی بررسی کند.
مشکل من این است که در فیزیک مدرن، به نظر می‌رسد که فیزیک شروع به مطالعه چیزهایی کرده است که نمی‌توان آنها را به طور مکرر با آزمایش‌ها تأیید کرد. در بهترین حالت، می‌توانیم به دنبال انگیزه‌هایی برای نظریه خود باشیم. مشکل این است که چنین نظریه‌هایی منجر به بحث‌های زیادی می‌شوند. فیزیک به دلیل عدم تأیید تجربی مکرر، به نظر می‌رسد قدرت خود را از دست می‌دهد. به عنوان مثال، نظریه بیگ بنگ را در نظر بگیرید، اگرچه انگیزه‌های زیادی برای فکر کردن در مورد آن وجود دارد، اما نمی‌توان آن را به صورت تجربی تأیید کرد و بنابراین بحث‌های زیادی در مورد آن وجود دارد. گوگل می‌تواند شک و تردیدهای زیادی در مورد بیگ بنگ ارائه دهد.
آیا نظریه بیگ بنگ در دامنه فیزیک قرار دارد، بنابراین می‌توان آن را بدون هیچ شکی با آزمایش‌ها تأیید کرد؟
فکر می‌کردم که جایی برای بحث در فیزیک وجود ندارد زیرا همه چیز را می‌توان با آزمایش‌ها قضاوت کرد. آیا اشتباه می‌کردم؟
آیا کسی می‌تواند به من در درک این موضوع کمک کند؟ من از فکر کردن به آن خسته شده‌ام، لطفا کمک کنید!

16 نوامبر 2013
2

نظریه بیگ بنگ پیش‌بینی‌های قابل آزمایشی زیادی ارائه می‌دهد و شخصاً فکر می‌کنم که درک فعلی ما از جهان به اندازه کافی کامل است. یک مقاله خوب که در مورد نظریه بیگ بنگ و برخی از تصورات غلط رایج بحث می‌کند، در اینجا آمده است: http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html
همچنین، یادآوری یک نقل قول در مورد تکامل، "هیچ چیز در زیست‌شناسی معنا ندارد مگر در پرتو تکامل."
به طور مشابه، هیچ چیز در ستاره‌شناسی معنا ندارد مگر در پرتو بیگ بنگ. توزیع و ترکیب ماده، تابش زمینه کیهانی، سن ستارگان، همه با نظریه بیگ بنگ مطابقت دارند.

16 نوامبر 2013
3

اینجا جای بازنگری‌های جانبدارانه نیست.
بیگ بنگ یک نظریه به خودی خود نیست. این نظریه نسبیت عام است که یک راه حل را می‌پذیرد که با یک "بیگ بنگ" شروع می‌شود. این نظریه پیش‌بینی‌های قابل آزمایشی زیادی ارائه می‌دهد، بسیاری از آنها تأیید شده‌اند و برخی دیگر در حال بررسی هستند. علاوه بر این، راه حلی که بیگ بنگ را ایجاد می‌کند، پیامدهای قابل مشاهده‌ای دارد که به نظر می‌رسد با داده‌ها مطابقت دارند.
قبل از اینکه چیزی را به عنوان یک نظریه تجربی تأیید نشده محکوم کنید، ابتدا باید در واقع بدانید که این نظریه چیست و دوم اینکه بدانید چه مشاهدات تجربی از این نظریه پشتیبانی می‌کنند.
مرتبط با بررسی دامنه فیزیک: آیا می‌توان نظریه بیگ بنگ را به صورت تجربی تأیید کرد؟
1. نظریه بیگ بنگ چیست؟
نظریه بیگ بنگ یک مدل علمی است که منشاء و تکامل جهان را توضیح می‌دهد. این نظریه پیشنهاد می‌کند که جهان به عنوان یک تکینگی، نقطه‌ای با چگالی و دمای بی‌نهایت، آغاز شده و در طول میلیاردها سال در حال گسترش و سرد شدن بوده است.
2. آیا می‌توان نظریه بیگ بنگ را به صورت تجربی تأیید کرد؟
بله، نظریه بیگ بنگ از طریق آزمایش‌ها و مشاهدات مختلف تأیید شده است. به عنوان مثال، تابش زمینه کیهانی، که بقایای جهان اولیه است، شناسایی و مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر این، فراوانی عناصر سبک در جهان، مانند هیدروژن و هلیوم، نیز از نظریه بیگ بنگ پشتیبانی می‌کند.
3. نظریه بیگ بنگ چگونه شکل‌گیری کهکشان‌ها و ستارگان را توضیح می‌دهد؟
نظریه بیگ بنگ پیش‌بینی می‌کند که جهان در ابتدا بسیار داغ و متراکم بوده است، اما با گسترش، سرد شده است. با سرد شدن، ماده شروع به تجمع در اثر نیروهای گرانشی کرد و در نهایت کهکشان‌ها و ستارگان را تشکیل داد. این فرآیند با مشاهدات توزیع و حرکت کهکشان‌ها در جهان پشتیبانی می‌شود.
4. آیا نظریه‌های جایگزینی برای بیگ بنگ وجود دارد؟
بله، نظریه‌های جایگزینی برای بیگ بنگ وجود دارد، مانند نظریه حالت پایدار و نظریه جهان نوسانی. با این حال، این نظریه‌ها به اندازه نظریه بیگ بنگ شواهد ندارند و به طور گسترده توسط جامعه علمی پذیرفته نشده‌اند.
5. نظریه بیگ بنگ چه ارتباطی با مطالعه فیزیک دارد؟
نظریه بیگ بنگ یک مفهوم اساسی در زمینه فیزیک است. این نظریه به توضیح منشاء و تکامل جهان کمک می‌کند و همچنین چارچوبی را برای درک پدیده‌های مختلف، مانند گسترش جهان و شکل‌گیری کهکشان‌ها و ستارگان فراهم می‌کند. نظریه بیگ بنگ همچنین به حوزه‌های دیگر فیزیک، مانند کیهان‌شناسی، اخترفیزیک و فیزیک ذرات مرتبط است.
تاپیک‌های مشابه

11 سپتامبر 2017
موضوعات دیگر فیزیک
13 می 2022
موضوعات دیگر فیزیک
18 آگوست 2023
مشاوره تحصیلی STEM
11 مارس 2015
موضوعات دیگر فیزیک
24 ژوئیه 2023
معرفی اعضای جدید
4 دسامبر 2022
مشاوره تحصیلی STEM
27 آگوست 2023
کیهان‌شناسی
4 می 2019
موضوعات دیگر فیزیک

3

15 دسامبر 2023
مشاوره تحصیلی STEM
26 می 2022
فیزیک کلاسیک
انجمن‌ها
فیزیک
موضوعات دیگر فیزیک


چگونه ساختار در جهان شکل گرفت؟

اخترونمان‌شناسان ساختار قابل‌توجهی را در جهان مشاهده می‌کنند، از ستارگان گرفته تا کهکشان‌ها، خوشه‌ها و ابرخوشه‌های کهکشانی. تصویر معروف "میدان عمیق" که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است، نمای خیره‌کننده‌ای از چنین ساختاری ارائه می‌دهد. این ساختارها چگونه شکل گرفتند؟ نظریه مهبانگ به طور گسترده به عنوان یک نظریه موفق در کیهان‌شناسی در نظر گرفته می‌شود، اما این نظریه ناقص است. این نظریه نمی‌تواند نوسانات مورد نیاز برای تولید ساختاری را که ما می‌بینیم، توضیح دهد. بیشتر کیهان‌شناسان معتقدند که کهکشان‌هایی که امروزه مشاهده می‌کنیم از کشش گرانشی نوسانات کوچک در چگالی تقریباً یکنواخت جهان اولیه رشد کرده‌اند. این نوسانات اثری را در تابش زمینه کیهانی به صورت نوسانات دما از نقطه به نقطه در سراسر آسمان باقی می‌گذارند. ماهواره دبلیو‌مپ (WMAP) این نوسانات کوچک در دمای تابش زمینه کیهانی را اندازه‌گیری می‌کند که به نوبه خود مراحل اولیه شکل‌گیری ساختار را آشکار می‌کند.

تصویر میدان عمیق هابل:

بیانیه مطبوعاتی HST که این تصویر را توصیف می‌کند

در ساده‌ترین شکل، نظریه مهبانگ فرض می‌کند که ماده و تابش به طور یکنواخت در سراسر جهان توزیع شده‌اند و نسبیت عام به طور جهانی معتبر است. در حالی که این نظریه می‌تواند وجود تابش زمینه کیهانی را توضیح دهد و منشأ عناصر سبک را توضیح دهد، اما وجود کهکشان‌ها و ساختار در مقیاس بزرگ را توضیح نمی‌دهد. راه حل مسئله ساختار باید در چارچوب نظریه مهبانگ ساخته شود.

تشکیل ساختار از طریق گرانش

بیشتر کیهان‌شناسان معتقدند که کهکشان‌هایی که امروزه مشاهده می‌کنیم از طریق توالی رویدادهای زیر، از نوسانات کوچک در چگالی جهان به صورت گرانشی رشد کرده‌اند:

زمانی که جهان یک هزارم اندازه فعلی خود بود (تقریباً 500000 سال پس از مهبانگ)، چگالی ماده در ناحیه‌ای از فضا که اکنون شامل کهکشان راه شیری، کهکشان خانگی ما است، شاید 0.5 درصد بیشتر از نواحی مجاور بود. از آنجایی که چگالی آن بیشتر بود، این ناحیه از فضا کندتر از نواحی اطراف منبسط شد.

در نتیجه این انبساط کندتر، چگالی نسبی آن افزایش یافت. زمانی که جهان یک صدم اندازه فعلی خود بود (تقریباً 15 میلیون سال پس از مهبانگ)، ناحیه فضا ما احتمالاً 5 درصد متراکم‌تر از نواحی اطراف بود.

این رشد تدریجی با انبساط جهان ادامه یافت. زمانی که جهان یک پنجم اندازه فعلی خود بود (تقریباً 1.2 میلیارد سال پس از مهبانگ)، ناحیه فضا ما احتمالاً دو برابر متراکم‌تر از نواحی همسایه بود. کیهان‌شناسان حدس می‌زنند که قسمت‌های داخلی کهکشان ما (و کهکشان‌های مشابه) در این زمان شکل گرفته‌اند. ستارگان در نواحی بیرونی کهکشان ما احتمالاً در گذشته اخیر شکل گرفته‌اند. برخی از کیهان‌شناسان مشکوک هستند که برخی از اجسامی که اخیراً توسط تلسکوپ فضایی هابل شناسایی شده‌اند، ممکن است کهکشان‌هایی در حال شکل‌گیری باشند.

تصاویر HST از کهکشان‌های در حال شکل‌گیری؟

بیانیه مطبوعاتی HST که این تصویر را توصیف می‌کند

مشاهده این نوسانات کوچک

تغییرات کوچک در چگالی ماده در جهان اولیه اثری را در تابش زمینه کیهانی به صورت نوسانات دما از نقطه به نقطه در سراسر آسمان باقی می‌گذارند. این نوسانات دما بسیار کوچک هستند: یک قسمت از آسمان ممکن است دمایی برابر با 2.7251 کلوین (درجه بالاتر از صفر مطلق) داشته باشد، در حالی که قسمت دیگر ممکن است دمایی برابر با 2.7249 کلوین داشته باشد. ماهواره کاوشگر پس‌زمینه کیهانی ناسا (COBE) این نوسانات کوچک را در مقیاس‌های زاویه‌ای بزرگ تشخیص داده است. دبلیو‌مپ این نوسانات را با وضوح زاویه‌ای و حساسیت بالاتر دوباره اندازه‌گیری می‌کند. صفحه خلاصه مأموریت مقدمه‌ای سریع در مورد نحوه دستیابی دبلیو‌مپ به این حساسیت ارائه می‌دهد - جزئیات بیشتر در صفحه اطلاعات فنی موجود است.

چه چیزی باعث این نوسانات کوچک شد؟

در حالی که گرانش می‌تواند نوسانات کوچک مشاهده شده در جهان اولیه را تقویت کند، اما نمی‌تواند این نوسانات را ایجاد کند. کیهان‌شناسان در مورد فیزیک جدید مورد نیاز برای تولید نوسانات اولیه که کهکشان‌ها را تشکیل می‌دهند، گمانه‌زنی می‌کنند. دو ایده محبوب عبارتند از:

تورم
عیوب توپولوژیکی

این نظریه‌های مختلف پیش‌بینی‌های بسیار متفاوتی در مورد خواص نوسانات تابش زمینه کیهانی دارند. به عنوان مثال، نظریه تورم پیش‌بینی می‌کند که بزرگترین نوسانات دما باید مقیاس زاویه‌ای یک درجه داشته باشند، در حالی که مدل‌های عیب مقیاس مشخصه کوچکتری را پیش‌بینی می‌کنند. دبلیو‌مپ با حساسیت فوق‌العاده خود نشان می‌دهد که مدل تورمی محتمل‌تر است.

اطلاعات بیشتر در مورد شکل‌گیری ساختار در این سایت‌ها:

بررسی آسمان دیجیتال اسلون (SDSS)
این گروه قصد دارد موقعیت بیش از 100 میلیون کهکشان را ترسیم کند و فاصله تا بیش از یک میلیون کهکشان و کوآزار را تعیین کند. این تلاش بزرگترین بررسی شناخته شده تا به امروز از ساختار کیهانی در جهان را تولید خواهد کرد. می‌توانید با مراجعه به صفحه اصلی آنها در فرمیلاب، اطلاعات بیشتری در مورد جزئیات SDSS کسب کنید.

کنسرسیوم ویرگو
کنسرسیوم ویرگو یک گروه بین‌المللی از دانشمندان است که شبیه‌سازی‌های کامپیوتری فوق‌العاده از شکل‌گیری کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی، ساختار در مقیاس بزرگ و تکامل محیط بین کهکشانی را انجام می‌دهد. اگرچه بیشتر اعضای کنسرسیوم بریتانیایی هستند، اما گره‌های مهمی در کانادا، ایالات متحده و آلمان وجود دارد.

فروشگاه N-Body دانشگاه واشنگتن
این گروه شبیه‌سازی‌های نرم‌افزاری برای مطالعه شکل‌گیری ساختار در مقیاس بزرگ و شکل‌گیری سیاره‌ها ایجاد می‌کند و یک گالری تصویر جالب را میزبانی می‌کند.

تلسکوپ فضایی هابل
HST توانسته است کهکشان‌های دوردست را مشاهده کند و شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها را مطالعه کند. یک تصویر شناخته شده که این را نشان می‌دهد، تصویر میدان عمیق هابل است که در 15 ژانویه 1996 منتشر شد.