< zanimljivost >     Jeste li znali da je prema Bibliji 22.10. 2004. u 18 sati Svemir navr�io 6000 godina? Nadbiskup Armagha James Ussher, koji je 1650. godine istra�ivao biblijski po�etak svijeta, zaklju�io da se veliko stvaranje dogodilo ba� u subotu, 22.10. prije ravno 6000 godina. Moderniji prora�uni pak tvrde da je prema Knjizi postanka Svemir "�ak" sedam godina stariji. Da li �ete vjerovati jednima, drugima ili pak tre�ima koji vjeruju da je Svemir dvanaestak milijardi godina stariji, ovisi o vama.

      Pitanje postanka Svemira mu�ilo je ljude jo� od davnina. Iako se i danas tim pitanjem bave moderni filozofi, znanost ima ulogu utvr�ivanja istine o tome otkud zapravo dolazimo. Za�to je svijet danas ovakav kakav je, znanost mo�e objasniti do nekih granica. Iza njih ostaje samo vjera. U �to �ete vjerovati, ovisi o vama.

      U pro�losti smo se ve� vi�e puta susreli s teorijama za koje je znanost dokazala da su potpuno krive. U antici su filozofi tvrdili da se svijet sastoji od 5 elemenata, u Srednjem vijeku su tvrdili da je Zemlja centar Svemira. Danas znanstvenici poku�avaju objasniti Svemir i njegov nastanak pomo�u fizikalnih zakona, ali to nije ba� lagan posao. Teorija koja za sada najbolje opisuje nastanak Svemira naziva se Teorijom Velikog praska. Za razliku od anti�kih teorija koje su bazirane na filozofiji, a ne na znanosti, ova teorija ima svoje dokaze koji potvr�uju njenu (barem djelomi�nu) ispravnost. Druge teorije postoje, ali su uglavnom bazirane na apstraktnoj fizici. Mo�da �e se u budu�nosti dokazati da danas vjerujemo u krivu teoriju, no nekoliko znanstveno utvr�enih �injenica daje �vrstu potporu ovoj teoriji:

• SVEMIR SE �IRI. Kao �to bi se dvije nacrtane to�ke na balonu me�usobno udaljavale dok napuhavamo balon, galaksije se me�usobno udaljavaju jedna od druge. Bitno je shvatiti da udaljavanje nije posljedica njihovog kretanja, nego �irenja prostora u kojem se one nalaze. Ovo je otkrio jo� Edwin Hubble dvadesetih godina pro�log stolje�a prou�avaju�i Dopplerov efekt u spektrima dalekih galaksija. Vra�aju�i vrijeme unatrag i smanjuju�i prostor, dolazimo do vremena kada je cijeli Svemir bio sadr�an u jednoj to�ki (tzv. singularitetu).
• POZADINSKO ZRA�ENJE otkrili su pomo�u radio antene Penzias i Wilson u �ezdesetim godinama pro�log stolje�a. 1989. lansiran je satelit COBE koji je potvrdio da je da danas postoji reliktno zra�enje koje ispunjava prostor, a ostatak je iznimno velike temperature koja je u po�etku postojala. �irenjem prostora Svemir se hladio, a od nekada�nje beskona�no visoke temperature ostala su samo 3 stupnja iznad apsolutne nule.
• OMJER VODIKA I HELIJA u dana�njem svemiru nije se puno promijenio od Velikog praska. Danas je omjer 3:1, a takav bi i trebao biti nakon �to je Svemir pro�ao kroz fazu nukleosinteze. Ovo je eksperimentalno dokazano u velikim akceleratorima �estica. Akceleratori danas predstavljaju najbolju simulaciju uvjeta kakvi su vladali u Velikom prasku, ali i oni imaju svoja ograni�enja.

      Teoriju Velikog praska formulirali su nezavisno belgijanac Georges Lemaitre i ruski znanstvenik Aleksandar Friedman, matemati�ki ju je objasnio George Gamow u �etrdesetima. Ona polazi od toga da je Svemir nastao u Velikom prasku (izraz koji je, ironi�no, izmislio najve�i protivnik Teorije, Fred Hoyle). Mnogi ga zami�ljaju kao veliku eksploziju, ali on to zapravo nije. Svemir nije iz jedne to�ke eksplodirao i pro�irio se prostorom, nego se prostor pro�irio iz beskrajno male to�ke u ono �to danas vidim procesom koji se naziva inflacija (napuhavanje). Dakle, nikakvog velikog booma, a ni bljeska nije bilo. Moderna znanost mo�e simulirati ili barem predvidjeti doga�aje koji su se dogodili samo nekoliko mikrosekundi nakon nastanka Svemira. Sam trenutak nastanka, kao i vrijeme prije toga nisu uklju�eni u Teoriju. Prvi trenutci Svemira izgledali su otprilike ovako:

      Nakon trenutka stvaranja temperatura je iznosila oko 10³³ Kelvina, a gusto�a oko 10⁹⁶ kg/m³. Tada su vladali kvantni zakoni, a sve 4 sile vjerojatno su se pona�ale kao jedna. Najmoderniji i najve�i akceleratori �estica nisu sposobni stvoriti takve uvjete, tako da se o ovom razdoblju samo teorijski naga�a. Trajalo je manje od 10^-44 sekunde (tzv. Planckova era).

      Pod ovakvim uvjetima, iz �iste energije (koje je bilo u izobilju) je spontano nastajala materija. Parovi �estica materije i antimaterije nastajali su i u kratkom se periodu opet poni�tili uz osloba�anje energije. Dovoljno je bilo da 1 od 10 milijardi �estica materije ostane vi�ak i donese prevlast materiji nad antimaterijom. Kada se Svemir "ohladio" do temperature od 100 milijardi Kelvina (stotinku sekunde nakon po�etka), iz energije su se po�eli kondenzirati protoni i neutroni. Tada ih je bio jednak broj, ali protoni �e uskoro prevladati i time stvoriti dana�nju sliku omjera vodika i helija.

      Ovdje jo� nema rije�i o atomima, jer je koli�ina energije jo� uvijek prevelika da bi protoni i neutoni uhvatili elektrone. Oko jedne sekunde nakon nastanka, po�inju se formirati prve jezgre budu�ih atoma, protoni i neutroni se spajaju u jezrgu deuterija, a ne�to kasnije (kada temperatura padne na oko milijardu Kelvina) jezgre se po�inju i me�usobno spajati formiraju�i jezrge helija sa dva protona i dva neutrona. Svi ostali kemijski elementi nastat �e mnogo kasnije, nuklearnim procesima unutar zvijezda.

      Slijede�ih 300 000 godina Svemir je jo� uvijek prepun fotona pozadinskog zra�enja da bi se formirali stabilni atomi. Tek kada je temperatura pala na oko 6000 Kelvina (pribli�no temperatura Sun�eve povr�ine), fotoni nisu imali vi�e snage za konstantno izbacivanje elektrona iz atomske ovojnice, pa su jezgre po�ele hvatati elektrone i formirati stabilne atome. Ovaj doga�aj naziva se rekombinacija. Veliki prasak njime zavr�ava, a materija je ostala u prostoru koji se nastavio slobodno �iriti i hladiti.

pojednostavljeni prikaz p - p ciklusa (Mislav Balokovi�)

      Kako se Svemir dalje razvijao, odredile su 4 fundamentalne sile, a glavna me�u njima bila je gravitacija. Sitne nepravilnosti u po�etnom rasporedu materije (zbog principa neodre�enosti) omogu�ile su da ve�e nakupine materije gravitacijom privuku one manje i zapo�nu stvaranje onoga �to danas vidimo kao galaksije. Oblaci plina (uglavnom vodika) sakupljali su se pod utjecajem vlastite gravitacije i postajali sve ve�i i ve�i. Vanjski dijelovi stvarali su pritisak na unutarnje dijelove i oni su se pritom zagrijavali. Istim principom nastale su i zvijezde, samo u manjem mjerilu. Kada tlak i temperatura u sredi�tu takvog oblaka postanu kriti�ni, nuklearne reakcije se po�inju odvijati i zvijezda je ro�ena.

      Osnovna nuklearna reakcija je ona fuzije vodika u helij (tzv. proton - proton ciklus). Dobivaju�i energiju tim procesom, zvijezde provedu najve�i dio svog �ivota. Koliko �e neka zvijezda dugo �ivjeti ovisi o tome koliko goriva ima. No, nemojte misliti da �e zvijezda s vi�e vodika dulje �ivjeti. Vi�e vodika zna�i ve�u masu, ve�i pritisak na jezgru i ve�u temperaturu. Pod tim uvjetima fuzija �e se odvijati mnogo br�e i zvijezda �e kra�e, ali uzbudljivije �ivjeti. Zvijezda velike mase pred kraj svog �ivota u jezgri �e sintetizirati te�e kemijske elemente, sve do �eljeza. Kada jednom nakupi previ�e �eljeza u jezgri, zvijezda �e eksplodirati u velikoj eksploziji koju zovemo supernova. Samo energija oslobo�ena supernovom sposobna je stvoriti kemijske elemente te�e od �eljeza. Svi te�i elementi koje danas imamo na Zemlji, jednom davno nastali su u velikoj ekspoloziji stare zvijezde.

i na� sun�ev sustav nastao je iz sli�ne �arene maglice - eagle nebula (m16)

      Sun�ev sustav u kojem i mi �ivimo, nastao je prije 5 - 6 milijardi godina. Zgu�njavanje maglice od koje je Sun�ev sustav nastao moglo je biti pokrenuto eksplozijom obli�nje supernove, prolaskom neke zvijezde ili jednostavno djelovanjem gravitacije. Kao sve zvijezde, Sunce je nastalo iz oblaka plina (uglavnom vodika) s malim primjesama te�ih elemenata koje je u me�uzvjezdani prostor izbacila starija generacija zvijezda. Od tih primjesa kojima je bio zaga�en Sun�ev oblak nastali su untarnji planeti - Merkur, Venera, Zemlja i Mars, asteroidi i mjeseci plinovitih divova. Kada je Sunce zapo�elo sa svojom nuklearnom aktivnosti, strujanje �estica (tzv. Sun�ev vjetar) "otpuhalo" je lagane elemente poput vodika i helija u vanjske dijelove sustava i zato tamo nalazimo velike plinovite planete - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Oni su nastali kondenzacijom plinova oko krute jezgre, dok su unutarnji (terestri�ki) planeti nastali sudaranjem manjih i ve�ih stijena koje su krstarile oko novoga Sunca. Ve�e mase i ni�e temperature mogu�ile su vanjskim planetima da narastu mnogo ve�i od unutarnjih.

      Zbog konstantnog sudaranja s drugim velikim komadima stijena koji su u to vrijeme dijelili putanju oko Sunca, mlada Zemlja bila je negostoljubivo vru�e mjesto. Jednom prilikom sudarila se sa gromadom veli�ine Marsa, a taj je sudar stvorio je Mjesec. Razdoblje intenzivnog bombardiranja prestalo je prije oko 3.9 milijardi godina. Tada su stvoreni povoljniji uvjeti za nastanak �ivota koji se pojavio prije oko 3.5 milijarde godina. Iako se smatra da je �ivot nastao kemijskom evolucijom iz anogranskih elemenata koji su tada postojali u atmosferi, postoje i teorije prema kojima je �ivot stigao s nekog drugog mjesta kometima ili meteorima. �to je od toga to�no, jo� se nezna.

u dalekoj pro�losti zemlja nije bila gostoljubiva kao �to je danas (Galileo, NASA)

      Kako organskih molekula ima i u kometima i meteorima, one su mogle biti done�ene iz nekog drugog dijela Svemira, no dokazano je i da se one mogu dobiti spontano u uvjetima koji su tada vladali na Zemlji. Vulkani su grijali atmosferu i u nju slali plinove poput metana i vodene pare, ona je stvarala tlak, a munje i Sun�evo svijetlo (koje je tada imalo i intenzivno ultraljubi�astu komponentu jer ozonski omota� jo� nije postojao) davali su energetsku potporu. Simuliraju�i te uvjete u laboratoriju, Stanley Miller je 1955. dobio gra�evne elemente bjelan�evina - aminokiseline. Daljnjim kombinacijama osnovnih gra�evnih elemenata (ugljika, vodika, kisika i du�ika) stvarane su sve kompliciranije molekule i makromolekularni oblici koji se smatraju po�etkom �ivota.

      Ubrzo nakon nastanka �ivota, za koji se pretpostavlja da je nastao u moru, u atmosferi se po�ela pove�avati koncentracija kisika. Zasluga je to prvih heterotrofnih organizama. Dio kisika pretvorio se u ozon i time za�titio Zemlju od intenzivnog ultraljubi�astog zra�enja. Time su stvoreni uvjeti za �ivot kakvog danas poznajemo.

Mislav Balokovi�, 29.1.2005.