Prije 13,8 milijardi godina svemir nije imao galaksije, zvijezde ni atome. Nije bilo prostora, vremena, ni zakona fizike kakve poznajemo. I onda — trenutak: Veliki prasak. Danas znamo da to nije bila eksplozija, već početak samog prostora i vremena. U nastavku donosim najopsežnije, znanstveno utemeljeno objašnjenje tog događaja i svega što iz njega proizlazi.
Nije bila eksplozija — bio je početak svega
Veliki prasak često se pogrešno zamišlja kao eksplozija koja se dogodila u praznom prostoru. No prema suvremenoj kozmologiji, to nije točno. Nije eksplodiralo nešto unutar svemira — sam je svemir nastao tim događajem. U jednoj točki nepojmljive gustoće i temperature, prostor i vrijeme doslovno su započeli postojati. Fizikalno gledano, “prije” Velikog praska ne postoji, jer se ni vrijeme samo nije još formiralo.
Ovo nije filozofska ideja, već izravna posljedica Einsteinove teorije opće relativnosti. U tom trenutku nastaje prostorvrijeme — jedinstvena struktura koja objedinjuje prostor i vrijeme, a koja će kroz naredne milijarde godina razviti svemir kakav danas poznajemo.
Kako je sve počelo: od hipoteze do teorije
Zamisao o svemiru koji se širi pojavila se početkom 20. stoljeća, kada belgijski fizičar i svećenik Georges Lemaître predlaže da je svemir nastao iz “prvobitnog atoma”. Njegov rad u početku nije bio ozbiljno shvaćen, sve dok američki astronom Edwin Hubble nije 1929. objavio svoja opažanja koja pokazuju da se galaksije udaljavaju od Zemlje. Taj fenomen širenja svemira implicira da je u prošlosti bio sabijen u jedno izuzetno gusto stanje.
Ključna potvrda teorije dolazi 1965. godine, kada američki fizičari Arno Penzias i Robert Wilson nenamjerno otkrivaju kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje — toplinski ostatak iz vremena kad je svemir bio star svega 380.000 godina. To zračenje danas služi kao jedan od najsnažnijih dokaza da se Veliki prasak doista dogodio.
Prva sekunda svemira
Najraniji trenuci svemira — takozvano Planckovo vrijeme — ostaju izvan dosega klasične fizike. Ipak, od 10⁻³⁶ sekundi nadalje fizikalne teorije daju smislen opis događaja. Tada započinje inflacija — iznimno brzo širenje prostora koje traje tek djelić sekunde, ali povećava svemir za gotovo nezamisliv broj puta. Bez tog procesa, svemir danas ne bi bio ravnomjeran ni stabilan.
Nakon inflacije, temperatura je još uvijek bila dovoljno visoka da prostor ispunjavaju najosnovnije čestice: kvarkovi, gluoni, elektroni, fotoni i neutrini. U prvih nekoliko sekundi kvarkovi se spajaju u protone i neutrone, a nakon otprilike tri minute dolazi do nukleosinteze — procesa u kojem se formiraju jezgre najlakših elemenata: vodika, helija i tragovi litija. Taj omjer elemenata i danas mjerimo, i on savršeno odgovara predviđanjima teorije Velikog praska.
Inflacija i zašto je ključna
Bez inflacije, kozmologija ne može objasniti zašto je svemir tako izuzetno homogen — zašto temperatura i gustoća kozmičkog pozadinskog zračenja izgledaju gotovo identično u svim smjerovima. Inflacija također daje prirodno objašnjenje zašto je svemir ravan na velikim razmjerima, te odakle potječu sitne kvantne fluktuacije koje su kasnije narasle u galaksije.
Teoriju inflacije razvio je početkom 1980-ih Alan Guth, a kasnije ju je detaljno razradio Andrei Linde. Prema toj teoriji, prostor sam po sebi širi se brže od brzine svjetlosti — što ne krši Einsteinova pravila jer se ne radi o kretanju tvari kroz prostor, već o širenju prostora samog.
Kada je svjetlost prvi put postala “slobodna”
Tek nakon otprilike 380.000 godina, svemir se dovoljno ohladio da elektroni prestanu slobodno lutati i počnu se trajno vezivati za atomske jezgre. Formiraju se prvi neutralni atomi, što omogućuje svjetlosti da se nesmetano širi kroz prostor. Do tada su fotoni stalno sudarali s nabijenim česticama, ali sada mogu putovati slobodno — i mnogi od njih i dalje putuju svemirom. Upravo ti drevni fotoni danas čine kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje koje detektiramo sa Zemlje kao gotovo jednoliku mikrovalnu svjetlost iz svih smjerova.
Zahvaljujući misijama poput COBE, WMAP i ESA-inog satelita Planck, znanstvenici su uspjeli mapirati to zračenje do mikrokelvinske preciznosti. Male fluktuacije u temperaturi na tim mapama otkrivaju raspodjelu gustoće u ranom svemiru — strukture koje su tijekom milijardi godina evoluirale u galaksije, klastere i praznine koje danas opažamo.
Što je Veliki prasak ostavio za sobom
Ostaci Velikog praska nisu samo svjetlost i omjeri elemenata. Svemir kakav danas poznajemo — njegove velike strukture, zakrivljenost prostora, raspodjela tamne tvari — sve to proizlazi iz početnih uvjeta definiranih u prvim sekundama postojanja.
Čak i zakoni fizike kakve poznajemo — četiri osnovne sile (gravitacija, elektromagnetska, jaka i slaba nuklearna) — vjerojatno su se međusobno razdvojili tijekom rane faze širenja. Mnoge teorije predlažu da su sile u početku bile objedinjene, a odvajale su se kako je temperatura padala. Danas to pokušavamo opisati teorijama velike unifikacije.
Što je bilo prije?
Na ovo pitanje znanost zasad nema konačan odgovor. Prema općoj relativnosti, vrijeme počinje u trenutku Velikog praska — što tehnički onemogućuje koncept “prije”. Ipak, postoje spekulativni modeli: kvantna kozmiologija sugerira da svemir može nastati iz fluktuacije kvantnog vakuuma; teorije cikličkog svemira zamišljaju beskonačni niz širenja i sažimanja; dok teorije struna otvaraju mogućnost da naš svemir nastaje iz višedimenzionalnih interakcija.
Iako nijedna od tih hipoteza nije potvrđena, one predstavljaju aktivna područja istraživanja u modernoj fizici.
Zašto je Veliki prasak i dalje temelj moderne kozmologije
Teorija Velikog praska nije samo opis početka. Možemo reći da je radni okvir koji objašnjava cjelokupnu strukturu svemira. Zahvaljujući njoj, možemo razumjeti podrijetlo galaksija, evoluciju zvijezda, raspodjelu materije, i granice svemira u vremenu i prostoru.
Slika galaksije IC 5332 kako ju snimio svemirski teleskop James Webb (©ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee et al).
Sve što danas opažamo — bilo kroz svjetlosni spektar, gravitacijske valove ili raspodjelu galaksija — u skladu je s predviđanjima te teorije. I dok mnoga pitanja ostaju otvorena, poput prirode tamne tvari i energije, Veliki prasak ostaje najpreciznija i najopsežnija znanstvena slika porijekla svemira.
Veliki prasak nije mit, niti metafora. To je empirijski potvrđena teorija nastala iz konkretnih promatranja, izračuna i eksperimenata. Ne opisuje eksploziju, već kreaciju prostora i vremena. Danas, zahvaljujući generacijama astronoma, fizičara i kozmologa, možemo rekonstruirati gotovo svaki ključni trenutak tog procesa, od prvih nanosekundi pa sve do formiranja zvijezda.
Ako postoji mjesto gdje znanost najdublje dodiruje početke svega, onda je to ovdje. I u tom smislu, Veliki prasak nije samo početak svemira, on je početak razumijevanja.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
