UNIVERSUL

Materia

Nu exist o definiie universal acceptat a termenului materie. Cel mai des se nelege prin asta

ns partea masiv a universului. n modelul standard al fizicii de particule, materia este alctuit din

particule elementare, obiecte punctiforme avnd diverse proprieti. Din aceste proprieti face parte

i masa particulei, o msur a ineriei, dar i a influenei forei gravitaionaleasupra particulei

respective. Orice obiect care are mas i ocup spaiu poate fi considerat deci material.

n teoria relativitii, masa este echivalat cu energia, ceea ce motiveaz extinderea definiiei

materiei pentru a include i unele fenomene pur energetice, cum ar fi de exemplu cmpurile de fore.

Fizica de particule cuantific acest aspect mprind particulele elementare n dou categorii: cele

care alctuiesc materia de zi cu zi, care const n mare parte din atomi, numite fermioni, i aa

numiii bosoni, particule elementare responsabile pentru aciunea forelor. Dup aceast definiie,

numai materia fermionic este considerat materie. Antimateria este la rndul ei o form a materiei.

n domeniul cosmologiei i astrofizicii se constat o discrepan ntre comportamentul observat al

unor structuri masive (de pild galaxiile) i prediciile teoretice. Soluia propus este postularea unui

nou tip de materie ntunecat, care alctuiete o mare parte din materia din univers, dar care nu

poate fi observat direct ntruct nu reflect radiaia electromagnetic(lumin).

Formarea Universului[modificare | modificare surs]

Astronomii au calculat c universul s-a format cu 13.798 0.037 miliarde de ani n urm. Teoria Big

Bang-ului (engl. marea explozie) explic n mare parte formarea universului, pe care o aseamn

cu o explozie de proporii. Din momentul formrii universului a avut loc o expansiune a acestuia care

are loc i astzi. Astronomii caut s descopere structura, comportamentul i evoluia materiei

i energiei existente n univers. Despre evoluia viitoare a universului exist o serie de teorii. ntr-

unul din scenarii expansiunea universului va continua pn la deirarea acestuia (Big Rip, engl.

marea ruptur), iar n altul expansiunea va atinge un maximum, dup care universul va ncepe s

se micoreze (Big Crunch, engl. marea compactare). Scenariul n care dup acest colaps are loc

un nou Big Bang poart numele de Big Bounce (de la engl. to bounce, a ricoa / a sri).

Cel mai ndeprtat punct din universul vizibil.

Date probabile

Diametru vizibil

96 (+/- 4) 109Ani-lumin

96 (+/- 4)

mrd. ani-lumin

Vrst 13,7710

9 ani

13,77 mrd. ani

Mas 8,510521053 kg

Numr de galaxii 200 mrd.

Numr de particule 4107861079

Numr de fotoni* 1088

Temperatur actual 2,725 K

270,425C

Densitate medie 102751027kg/m3

Densitate critic 9,71026 kg/m3

Constanta Hubble ca. 71 (+/ 6) km/sMpc

Astronomii cred c n prima fraciune de secund de dup explozie, universul s-a extins n proporii

de milioane de ori mai mari dect starea iniial, iar n urmtoarea fraciune de secund extinderea a

devenit mai nceat, acesta rcindu-se i lsnd loc particulelor de materie s se formeze. Cnd

universul a ajuns la prima sa secund de existen, se presupune c atunci s-au format protonii, iar

in urmtoarele 1.000 de secunde a urmat eranucleosintezei, era n care s-au

format nuclee de deuteriu i care este prezent n universul de acum. Tot n aceste prime 1.000 de

secunde s-au format i unele nuclee de litiu, beriliu i heliu.

Cnd universul a ajuns la vrsta de un milion de ani a ajuns sa se rceasc pn la temperaturi de

3300 C n medie n care protonii i nucleele mai grele s-au format n urma nucleosintezei, putnd

apoi s se combine cu electronii formnd atomii. nainte ca electronii s se combine cu nucleele,

circulaia radiaiilor prin spaiu era dificil, radiaiile n forma fotonilor nu puteau traversa spaiul fr

a intra n coliziune cu electronii, dar odat cu combinarea protonilor cu electronii care au

format hidrogenul, traversarea fotonilor a fost uurat. Radiaiile n forma fotonilor au caracteristicile

gazului. Din momentul n care radiaiile au fost eliberate, totul s-a rcit pn la -270 C, numindu-

se radiaie cosmic de fond. Aceste radiaii au fost detectate prima dat de ctre radiotelescoape i

apoi de ctre sonda spaial COBE.

ntre anul 2 milioane i anul 4 milioane dup Big Bang s-au format quasarii, galaxii extrem de

energice. O populaie de stele s-a format din gazul i praful interstelar, apoi s-au contractat n a

forma galaxiile. Aceast prim populaie se numete Populaia I i a fost format aproape n

ntregime din hidrogen i heliu. Stelele formate au evoluat crend la rndul lor alte elemente mai

grele care au dus la fuziuni nucleare explodnd i formnd supernovele.

Mai trziu s-a format Populaia II, din care face parte i Soarele nostru, i conine elemente grele

formate n istorie. Soarele nostru s-a format acum 5 miliarde de ani i se afl la jumtatea vieii sale.

Se presupune c viaa soarelui nostru este de aproximativ 11 miliarde de ani.

Acum 4,6 miliarde de ani s-a format sistemul solar. Cea mai veche fosil a unui organism viu

dateaz de acum peste 3,5 miliarde de ani.

Vrsta Universului

Articol principal: Vrsta Universului.

Exist trei metode de determinare a vrstei Universului:[1]

Determinarea constantei din legea lui Hubble.

Msurarea coninutului de elemente radioactive din stele.

Determinarea vrstei celor mai btrne stele.

Destinul final al Universului[modificare | modificare surs]

Exist mai multe teorii despre soarta Universului.

- S-ar putea dilata la nesfrit, disprnd pur i simplu.[necesit citare]

- S-ar putea opri din dilatare i s rman ca atare.[necesit citare]

- Ar putea atinge o dimensiune maxim, iar apoi s se contracte pn la prbuirea datorit gravitii

- teoria Big Crunch.[necesit citare]

- Ar putea trece prin faze alternative de dilatare i contracie la nesfrit.[necesit citare]

- Ar putea izbucni un nou Big Bang care va crea la rndul lui un alt Univers.[necesit citare]

Organizarea i evoluia universului Hubert Reeves: Cunoaterea cosmosului este mai mult dect un lux pentru oameni cultivai. Ea este temelia unei contiine cosmice; ea relev marea rspundere ce ne revine pentru viitorul omenirii.

La baza evoluiei universului se afl interaciunea dintre substan, energie, informaie. Independent

de cele dou teorii cosmogonice:

Big Bang adic marea explozie iniial, i

Universul fr nceput,

exist un consens asupra evoluiei materiei de la simplu la complex.

Substan, energie informaie

ntreaga materie este organizat pe sisteme:

izolate care nu fac nici un schimb cu exteriorul sau unul foarte redus;

nchise care fac cu mediul lor numai schimb de energie;

deschise ( cum sunt celula, molecula, organismul, biosfera, universul) care fac schimb

de substan, energie i informaie cu mediul n care se dezvolt.

Marile faze ale organizrii n univers[

Evoluia nuclear: de la particule la atomi

Quarkurile se combin n nucleoni (formai din protoni i neutroni

Articol principal: Cronologia Big Bangului.

De la timpul 10 35

la 1032

secunde Universul s-a umflat cu un factor de 1050

(era inflaionar).

De la aceast er pn n zilele noastre expansiunea (volumul) Universului s-a mrit cu un

factor de 109 adic de un miliard de ori.

La 1032

secunde fora tare (care asigur coeziunea nucleului atomic) se detaeaz de fora

electro slab (rezultat din fuziunea ntre fora electromagnetic i fora dezintegrrii

radioactive) iar Universul msoar cam 300 metri de la un cap la altul, este ntuneric absolut i

temperaturi de neconceput.

La 1011

secunde s-au nscut cele patru fore fundamentale care interacioneaz (gravitaia,

fora electromagnetic, fora nuclear tare i fora dezintegrrii); fotonii nu mai pot fi confundai

cu alte particule.

ntre 1011

i 105 secunde quarkurile se asociaz n neutroni i protoni, cea mai mare parte a

antiparticulelor dispar; apar cinci populaii de particulele elementare: protoni, neutroni, electroni,

fotoni, neutrini.

Totul se petrece n marea sup iniial, la o temperatur de un miliard de grade. Dup o

secund de la Big Bang temperatura a cobort la aproximativ un miliard de grade.

Nucleonii se compun n nuclee[modificare | modificare surs]

Articol principal: Nucleosinteza Big Bang.

La 200 de secunde (3,33 minute) de la momentul originar particulele elementare se asambleaz

pentru a forma izotopii nucleelor de hidrogen i heliu.

Datorit micorrii cldurii iniiale (care era numai lumin i care anihila orice alte fore), deci

datorit scderii temperaturii apar forele de baz.

Dup 100 de milioane de ani se formeaz primele stele din vrtejuri de pulberi.

Fenomenele se petrec n marea sup iniial, n creuzete stelare, la temperatura de sub un

miliard de grade.

n aceast faz apare i se manifest fora nuclear.

Nucleele se combin i se formeaz atomi, molecule simple, praf[modificare | modificare

surs]

Articol principal: Formarea i evoluia galaxiilor.

Fenomenele se petrec la suprafaa stelelor, n spaiul dintre stele la temperaturi de 3000 de

grade;

Apare i se manifest fora electromagnetic.

Dup sute de milioane de ani apare i se manifest fora gravitaional ce determin formarea

galaxiilor.

Evoluia chimic: de la atomi la molecule[modificare | modificare surs]

Molecule simple se combin i apar molecule organice[modificare | modificare surs]

Aceast evoluie se petrece n oceanul primitiv.

Moleculele organice se organizeaz i se dezvolt n celule[modificare | modificare

surs]

Faza de dezvoltare se realizeaz n oceanul primitiv.

Celulele se combin, evolueaz i se organizeaz n plante i

animale[modificare | modificare surs]

Faza se petrece att n n oceanul primitiv ct i pe continente.

Se realizeaz astfel o faz important a evoluiei biologice care const la trecerea, la

dezvoltarea viului de la molecule la celule, la plante i la animale

Evoluia antropologic[modificare | modificare surs]

Expansiunea universului[modificare | modificare surs]

Articol principal: Expansiunea metric a spaiului.

Conform prerilor lui Stephen Hawking[2], universul a avut o evoluie foarte regulat, n

conformitate cu anumite legi. Astzi, oamenii de tiin descriu universul n termenii a dou teorii

pariale fundamentare teoria general a relativitii i mecanica cuantic.

Universul este spaiu-timp i este n expansiune continu. Aceasta se demonstreaz plecnd de

la teoria relativitii generale, prin care se explic un fenomen curios : spectrele galaxiilor

ndeprtate prezint un decalaj spre rou, fenomen ce se produce atunci cnd sursa emitoare

este n micare n raport cu observatorul

Savantul Hubble a descoperit c aproape toate galaxiile se deprteaz de noi, c mrimea

deplasrii nu este ntmpltoare ci este proporional cu distana de la noi la galaxie i c, deci,

cu alte cuvinte, cu ct galaxia este mai deprtat, cu att mai repede se deprteaz de noi. Deci

universul se extinde, distanele dintre diferitele galaxii crescnd continuu.

Ceea ce tim este c universul se extinde cu 5 pn la 10 procente la fiecare miliard de ani.

Unele observaii recente indic faptul c rata expansiunii universului nu scade, ci crete. Este

foarte straniu, pentru c efectul materiei n spaiu, fie c are densitate mic, fie c are densitate

mare, poate doar s ncetineasc expansiunea. La urma urmei, gravitaia este atractiv. O

expansiune cosmic accelerat este ceva n genul suflului unei explozii care sporete n loc s

se disipeze dup explozie. Ce for ar putea fi responsabil pentru a mpinge tot mai rapid

cosmosul ctre expansiune? Nimeni nu este nc sigur. Comportarea universului n epoca

trzie: universul va continua s se extind cu o rat mereu cresctoare. (Stephen Hawking din

cartea O mai scurt istorie a timpului aprut n 2007).

Cauza expansiunii accelerate pare s fie din nou manifestarea caracterului repulsiv al gravitaiei;

s-ar repeta astfel mprejurarea similar din trecutul universului cnd acesta a trecut printr-o

perioad de dilatare gigantic. Fora care a determinat comportarea inflaionar a universului

ar fi fost gravitaia care, n acele condiii, s-a manifestat repulsiv, crend o aa zis presiune

negativ.

Fr expansiunea universului nu s-ar fi putut forma nici o legtur stabil, nici un sistem, nici o

organizare a materiei / substanei / energiei (atomi, molecule, celule, stele, planete, galaxii).

Cartografierea strat cu strat a Universului[modificare | modificare surs]

Un catalog ce cuprinde mii de nebuloase neobservate pn acum precum i unele dintre

cele mai mari clustere galactice observate pn n prezent, a fost lansat n ianuarie 2011 de

ctre Agenia Spaial European, prin intermediul misiunii Planck. Scopul satelitului Planck

este de a scana cel puin patru straturi cosmice pentru a msura nivelul radiaiei rmase din

momentul producerii Big Bang-ului, iar pn n prezent a fost explorat i respectiv

cartografiat un strat i jumtate.

Note[modificare | modificare surs]

1. ^ Mistere ale Universului care este vrsta Universului?

2. ^ Stephen W. Hawking, nscut pe 8 ianuarie 1942, dup studii la Oxford i un

doctorat susinut la Cambridge, devine titularul catedrei de matematic da la

Cambridge. mpreun cu Roger Penrose a elaborat teoria asupra gurilor negre i a

demonstrat c, n conformitate cu relativitatea general, spaiul i timpul trebuie s fi

avut un nceput n marea explozie (big-bang). Se afl n prima linie a fizicienilor care

caut o teorie unificatoare ce ar explica ntregul univers..Este probabil, cel mai

cunoscut fizician de la Einstein ncoace.(caracterizare cuprins n volumul O mai

scurt istorie a timpului ed Humanitas, 2007).

Bibliografie[modificare | modificare surs]

Hubert Reeves,Rbdare n azur, Editura Humanitas, 1993

Stephen W. Hawking, Leonard Mlodinow, O mai scurt istorie a timpului, Editura

Humanitas, 2007

Gh. Stratan, Postfa la cartea "O mai scurt istorie a timpului"

Jean Guitillon, Grika i Igor Bogdanov, Dumnezeu i tiina, Editura Harisma,

Bucureti, 1992

Dumitru Constantin, Inteligena materiei, Editura Militar, Bucureti, 1981

Vezi i[modificare | modificare surs] Concepte[modificare | modificare surs]

Astronomia Copernician

Astronomie

Big Bang

Big Crunch

Big Rip

Constant fizic

Cosmologie

Determinism

Galaxie

Gaur de vierme

Gaur neagr

Informaie

Lume

Mitologie greac

Pmnt

Reducionism tiinific

Revoluia tiinific

Singularitate tehnologic

Spaiu

Stea

Teoria creaionist

Teoria M

Teoria relativitii

Timp

Viteza luminii

Oameni de tiin[modificare | modificare surs]

Baruch Spinoza

Galileo Galilei

Giordano Bruno

Nicolaus Copernic

Ptolemeu

Tycho Brahe