تئوري بيگ بنگ چيره ترين تئوري علمي اي است که در مورد منشاً کائنات وجود دارد. تئوري بيگ بنگ ميگويد کائنات چيزي بين ۱۰ تا ۲۰ ميليارد سال قبل (دانشمندان هنوز در حال تلاش براي يافتن اين زمان با دقت بيشتر هستند) توسط يک انفجار کيهاني که باعث پرتاب شدن ذرات به جهات مختلف شد بوجود آمد.

يک روحاني بلژيکي به نام جورج لماتره (Georges Lema?re) در سال ۱۹۲۷ براي اولين بار پيشنهاد کرد که کائنات از انفجار اتمهاي اوليه پديد آمده است. ادعاي وي وقتي جدي تر گرفته شد که ستاره شناسان توانستند خطوط قرمزي در سحاب هايي که در فاصله بسيار زيادي از زمين قرار دارند مشاهده کنند. سالها بعد ادوين هابل (Edwin Hubble) با مشاهده اينکه فاصله بين کهکشانها بصورت متناسب با فاصله اي که از يکديگر دارند در حال زياد شدن است به قوام تئوري لماتره افزود و آنرا بطور جدي تر مطرح کرد.

بيگ بنگ سر انجام وقتي بصورت بسيار جدي تر مطرح شد که توانست جواب قانع کننده اي براي اينکه چرا اجرام آسماني در حال دور شدن از ما هستند بدهد. اين تئوري همچنين وجود تشعشات کيهاني (cosmic background radiation) را که در واقع همان نورهايي است که از اين انفجار بزرگ باقيمانده توجيه ميکند. تئوري بيگ بنگ وقتي که اين تشعشات در سال ۱۹۶۴ توسط رابرت ويلسون (Robert Wilson) و آرنو پنزياس (Arno Penzias and Robert Wilson) کشف شدند و اين دو دانشمند بخاطر اين کشف خود جايزه نوبل را بردند از طرف جامعه علمي جهان تاييد شد.

به دليل تازه بودن فن آوري فضاپيمايي، کيهان شناسي در دوران هاي سنتي خود به عنوان علمي که فقط جنبه تئوري براي تئوريهاي خود دارد به تمسخر گرفته ميشد اما دستاوردهاي اخير بشري اجازه آزمايش هاي دقيق روي تئوريهاي مختلف کيهانشناسي و فيزيکي را به دانشمندان اين رشته ميدهند. سازمان ناسا در سال ۱۹۹۰ سفينه اي با نام مستعار (COBE) تخفيف يافته از (Cosmic Background Explorer) را به فضا پرتاب کرد تا با اندازه گيري تشعشاتي که از آنها ياد شد تئوري بيگ بنگ را آزمايش کند و ناسا اعلام کرد که تئوري بيگ بنگ سخت ترين آزمايش هاي ممکن را با موفقيت رد کرده است. اين سفينه طيف نوري اين تشعشات را با دقت بسيار زياد مورد بررسي قرار داد و صحت تئوري بيگ بنگ را چنان تاييد کرد که دانشمندان حتي از دقت اين اطلاعات ميتوانند مانند سرعت نور شروع به واحد گذاري در اندازه گيريهاي ديگر کنند.

همانطور که بطور مختصر اشاره شد براي تئوري بيگ بنگ علاوه بر مشاهدات و آزمايش ها دو استدلال اساسي وجود دارد.

مشاهده امواج مايکرويو که به سراسر کائنات سرايت کرده اند و از وقتي که کائنات رو به سردي رفت تا وقتي که کاملا شفاف بود در حال سير در فضا بوده اند.

فاصله بين کهکشان ها در فضا در حال افزايش است و اين نشان ميدهد که اين کهکشان ها در لحظه اي قبل تر از حال، فاصله کمتري نسبت به يکديگر داشته اند، و در نتيجه اگر زمان را به عقب برگردانيم، اين کهکشانها به هم نزديک و نزديکتر ميشوند تا جايي که به يک نقطه ميرسند و اگر زمان را به حال خود رها کنيم حالت انفجار (BANG) بزرگ (BIG) را خواهيم ديد.

شايان ذکر است در سالهاي اخير عده اي ادعا کرده اند که سرعت اين دور شدن بين کهکشان ها در حال افزايش است و اين نشان ميدهد که دليل اين گسترده شدن نميتواند يک انفجار باشد، اما اين افراد هنوز نتوانسته اند با ارائه اسناد و مدارک و دلايل کافي علمي تئوري بيگ بنگ را بطور جدي زير سوال ببرند.

بيگ بنگ بعنوان ابتداي کائنات شناخته ميشود، تمام کائنات شامل انرژيها و مواد آن در يک ذره کوچکتر از هسته يک اتم گنجانده شده بوده است به زماني که کائنات در اين حالت بوده است زمان يگانگي ميگويند. بيگ بنگ علاوه بر ابتداي کائنات، بعنوان ابتداي زمان و فضا در تعريف فيزيکي آن مطرح است. بعد از يک انفجار بزرگ که باعث تريليونها درجه حرارت شد موادي که بي نهايت چگال بودند (جرم بالا و حجم کم داشتند) در کسر بسيار کوچکي از يک ثانيه در جهات مختلف به اطراف پاشيده شدند.

اين مواد بسيار چگال بودند و بصورت سنگهاي آسماني بسيار داغ به اطراف پرتاب شدند. اين انفجار ناگهاني باعث بوجود آمدن تمام نمونه هاي درون اتمي (فوتون ها، الکترون ها، هسته ها و…) شدند که باعث ايجاد ماده و انرژي و زمان و فضا شد و اين اتفاق برابر با زماني بود که ساعت کائنات شروع به کار کرد.

اتفاقاتي که بعد از بيگ بنگ افتاد و زمان دقيق آنها همچون زمان بوجود آمدن عناصر شيميايي، تشعشعات مايکروويوي که راجع به آنها سخت گفتيم و.. همه بصورت زير مرتب ميشوند.

بلافاصله بعد از بيگ بنگ اندازه کائنات از اندازه هسته يک اتم به چيزي در حدود ۱۰ به توان ۳۵ متر افزايش پيدا ميکند. به اين اتفاق “Inflationary Epoch” گفته ميشود. اين حجم حاصله از بيگ بنگ بصورت کاملا قرينه از طرفين ديده ميشود.

از ۱۰ به توان -۳۵ ثانيه تا ۱۰ به توان -۴۳ ثانيه ثانيه پس از بيگ بنگ که به “Plank Epoch” معروف است

در اين بازه زماني حرارت ذرات حدود ۱۰ به توان ۳۲ تا ۱۰ به توان ۲۷ درجه کالوين تخمين زده ميشود.

از ۱۰ به توان -۳۵ تا ۱۰ به توان -۱۲ ثانيه پس از بيگ بنگ که به “Grand Unification Epoch ” معروف است

در اين بازه زماني حرارت ذرات حدود ۱۰ به توان ۲۷ تا ۱۰ به توان ۱۵ درجه کالوين تخمين زده ميشود. ذرات شروع به سرد شدن ميکنند.

از ۱۰ به توان -۱۲ تا ۱۰ به توان -۶ ثانيه پس از بيگ بنگ که به “Electroweak Epoch” معروف است.

در اين بازه زماني حرارت ذرات حدود ۱۰ به توان ۱۵ تا ۱۰ به توان ۱۳ درجه کالوين تخمين زده ميشود. ذرات شروع به سرد شدن ميکنند و کائنات شکل ميگيرد

۳ ثانيه بعد از بيگ بنگ، عناصر اوليه شروع به شکل گيري ميکنند. اولين چيزي که پديد مي آيد هسته هيدروژن است. بعد از پديد آمدن هسته هاي هيدروژن باهم پيوند خردند و هليوم پديد آوردند. به اين پديده “Nucleosynthesis” گفته ميشود.

۱۰,۰۰۰ سال بعد از بيگ بنگ دوران تشعشعات مايکروويو که از آنها ياد شد. بيشتر کائنات در اين زمان همچنان بصورت امواج (نوعي از انرژي) بود. اين امواج شامل امواج اشعه ايکس و راديويي و فرابنفش ميشدند

۳۰۰,۰۰۰ سال بعد از بيگ بنگ دوران چيرگي ماده بر انرژي (از لحاظ تکثر). در اين دوران امواج به طول موجهاي بيشتري رسيدند (هرچه طول موج بيشتر باشد مقدار انرژي يک موج کمتر است) و دما حدود ۱۰ هزار درجه کلوين بود. اتمهاي ليتيوم در اين دوران در حال شکل گيري بودند و الکترونهايي که با هسته هاي هيدروژن و هليوم پيوند خوردند نمونه هاي اتمي پايداري را تشکيل داده بودند.

۳۰۰ ميليون سال بعد از بيگ بنگ ستاره ها و کهکشانها شروع به شکل گرفتن ميکنند. کائنات تا اين زمان بصورت يک ابر بسيار بزرگ از گاز بود تا اينکه در اين دوران قسمتهاي نامتوازن اين ابر بزرگ از گاز شروع به جذب مواد بيشتر کرد و اين امر باعث شد اين بسته هاي گازي چگال و چگالتر از گذشته شوند. سر انجام ستاره ها شروع به انفجار کردند (به پايان رسيدن عمر يک ستاره و پايان آنرا سوپرنوا مينامند Supernova پديده بسيار جالب ديگريست که توضيح آن خارج از اين نوشتار است.) و تولد ستاره هاي جديد شد که مجموعه کثيري از اين ستاره ها ايجاد کهکشانها را باعث شد.