L'Univers i la Teoria del Big Bang: Origen i Evolució

L'Univers i la Ciència de la Cosmologia

L'univers o cosmos es defineix com el conjunt de la matèria i l'espai, incloent-hi l'espai que ocupen. La cosmologia és la ciència que estudia l'univers en la seva totalitat.

• Univers observable: És la part que podem observar directament o de la qual en podem deduir l'existència.
• Antiguitat: S'estima en uns 13.700 milions d'anys.
• Dimensions: Aproximadament 9,5·10¹² km.

Composició de l'Univers

• Energia fosca (73%): Proposada el 1998, explica que l'univers està en expansió accelerada (teoria recolzada per les observacions de Hubble el 1924).
• Matèria fosca (23%): No es pot observar directament perquè no reflecteix prou radiació electromagnètica.
• Matèria observable o àtoms (4%): Composta principalment per hidrogen (75%) i heli (25%), amb un percentatge mínim d'altres àtoms.

Estructures Còsmiques

Dins de l'univers trobem les nebuloses, que són cúmuls de pols còsmica d'aspecte difús, i les galàxies, que són grans cúmuls d'estrelles i pols que es desplacen conjuntament per l'espai.

La Teoria de la Relativitat

Aquesta teoria estableix que no és possible distingir si un cos està en repòs absolut o en moviment. Entre els seus punts clau destaquen:

• Inexistència del temps absolut: La durada d'un succés depèn de la velocitat del sistema en què es realitza.
• Espai-temps: Es consideren una mateixa realitat de quatre dimensions.
• Massa i energia: Són dos aspectes d'una mateixa realitat física, relacionats per la fórmula E=m·c².
• Naturalesa de la llum: Està constituïda per quanta d'energia lluminosa o fotons, amb massa zero en repòs i moviment ondulatori.

Teories Cosmogòniques sobre l'Origen

Teoria de la Gran Explosió (Big Bang)

Postula que tota la matèria i l'energia estaven contingudes en un punt inicial que, en esclatar, va crear l'univers.

• 1917: Einstein crea la constant cosmològica per a un univers en equilibri.
• 1924: Friedmann postula que un univers estàtic és impossible.
• 1927: Lemaître exposa que les galàxies provenen de l'explosió d'un nucli inicial o "ou còsmic".
• 1929: Hubble confirma que l'univers està en expansió.
• 1948-1952: Gamow coincideix amb Lemaître, tot i que discrepa en la naturalesa de la matèria inicial.

Teoria de l'Estat Estacionari

Presentada entre 1948 i 1950 per Bondi, Gold i Hoyle, proposa una creació contínua de matèria per mantenir la densitat de l'univers constant.

Proves del Big Bang i Forces de l'Univers

Evidències Científiques

• Radiofonts celestes: Emissions d'ones de ràdio que canvien segons la distància.
• Quàsars: Galàxies especials situades a milers de milions d'anys llum.
• Proporció d'àtoms: L'abundància d'hidrogen (75%) i heli (25%) coincideix amb els models teòrics.
• Radiació de fons: Microones que arriben de manera uniforme des de tot l'espai.

Les Quatre Forces Fonamentals

1. Gravitatòria: Actua sobre les masses.
2. Electrostàtica: Actua sobre les càrregues elèctriques.
3. Nuclear forta: Manté unides les partícules nuclears.
4. Nuclear dèbil: Responsable dels processos de radioactivitat.

Evolució Futura de l'Univers

• Univers obert: L'univers continuarà en expansió indefinida.
• Univers tancat (Polsant): La força de la gravetat frenaria l'expansió actual i provocaria una contracció (Big Crunch) fins a formar un nou ou còsmic.