הצגת המקור של הדף "המפץ הגדול"

{{פירוש נוסף|נוכחי=תאוריה פיזיקלית מפורסמת|אחר=|ראו=[[המפץ הגדול (פירושונים)]]}}
[[קובץ:Universe expansion.png|שמאל|ממוזער|250px|התפשטות היקום מתוך הסינגולריות לאחר המפץ הגדול]]
'''המפץ הגדול''' (ב[[אנגלית]]: '''The Big Bang''') הוא [[תאוריה מדעית|תאוריה]] [[פיזיקה|פיזיקלית]] שמתארת את היווצרות [[היקום]]. על פי תאוריה זו, היקום התפשט במהירות עצומה ממצב של "[[סינגולריות כבידתית]]" שבה ה[[כבידה]], הצפיפות והחום הם גדולים מאד. לפי התיאוריה, ה[[חלקיק יסודי|חלקיקים היסודיים]] הראשונים נוצרו בגלל {{קישור שפה|אנגלית|Quantum fluctuation|תנודות קוונטיות}}. תאוריית המפץ הגדול מתארת את התהליכים שהתרחשו מאז, בהם היווצרות [[ממד (פיזיקה)|ממדי]] ה[[זמן]] וה[[מרחב (פיזיקה)|מרחב]], היווצרות הכוחות הפיזיקליים הידועים לנו כיום, והתפשטות היקום לכדי המצב המוכר לנו כיום. [[גיל היקום]], שהוא הזמן שחלף מאז המפץ הגדול, מוערך ב-13.819 מיליארד שנה. בראשיתו היה [[היקום]] כולו מרוכז באותו מצב סינגולרי, ולכן כל מקום ביקום של היום הוא המקום שבו התרחש המפץ.

במסגרת התאוריה נהוג לכלול את התהליכים שהתרחשו ביקום הצעיר, ואשר עיצבו את מבנה היקום ואת הרכבו. מיליונית שנייה לאחר [[אינפלציה קוסמית|ההתרחבות הגדולה]], היקום הקדום היה במצב מיוחד המכונה "[[פלזמת קווארקים-גלואונים]]", שהוא תערובת של [[קווארק]]ים ו[[גלואון|גלואונים]] חופשיים, ומאז הוא החל להתקרר ולהתפשט במהירות. בעקבות ההתקררות והפחתת הצפיפות, נוצרו התנאים להיווצרות חלקיקים פחות יסודיים, דוגמת [[פרוטון|פרוטונים]] ו[[נייטרון|נייטרונים]] בתהליך הנקרא "[[באריוגנזה]]", ועל ידי [[סינתזה גרעינית קדמונית|סינתזה גרעינית]] נוצרו ה[[אטום|אטומים]] של שלושת ה[[יסוד]]ות הראשוניים שהרכיבו את היקום אז: [[מימן]], [[הליום]] ו[[ליתיום]].

את "טביעות האצבע" של אירועים מסוימים מאז המפץ הגדול ניתן לזהות כיום, והתאוריה זכתה לארבעה [[אישוש]]ים מרכזיים בדמות מדידת [[התפשטות היקום]]; גילוי [[קרינת הרקע הקוסמית]]; מידע שנאסף בטלסקופ [[BICEP]] ומצביע על אי-סדירות בקרינת הרקע הקוסמית שעשויה הייתה להיגרם מ[[גלי כבידה]] בשלב ה[[תפיחה (קוסמולוגיה)|תפיחה]] של המפץ הגדול; והתאמת כמות ה[[יסוד כימי|יסודות]] הקלים ביקום לתחזית של תהליך ה[[נוקליאוסינתזה]] ביקום הצעיר.

==מקור השם==
את השם "המפץ הגדול" [[תחדיש|טבע]] בשנת [[1949]] דווקא [[פרד הויל]], שהתנגד לתאוריה וכינה אותה בצחוק תאוריית "הבום הגדול" - The big bang. הוא פיתח מודל אלטרנטיבי שהופרך בשם "[[תאוריית המצב היציב]]".

==כרונולוגיה של התהוות היקום==
{{ערך מורחב|הכרונולוגיה של היקום}}
===סינגולריות===
[[קובץ:History of the Universe.svg|300px|ממוזער|כרונולוגית היקום. החל מתחילת ההתפשטות, תנודות קוונטיות, אינפלציה קוסמית, היווצרות הפרוטונים, תחילתו וסיומו של היתוך גרעיני, קרינת הרקע הקוסמית, היווצרות מימן נייטרלי ועד ליקום כיום]]
{{ערך מורחב|סינגולריות כבידתית}}
כאשר מבצעים "הילוך אחורנית" מחשבתי להתרחבות מגיעים לנקודת זמן בעבר בה צפיפות החומר והטמפרטורה היו אינסופיות.{{הערה|Hawking, S. W.; Ellis, G. F. R. (1973). [https://books.google.co.il/books?id=9AUhAwAAQBAJ&lpg=PP1&pg=PP1#v=onepage&q&f=false The Large-Scale Structure of Space-Time]. [[הוצאת אוניברסיטת קיימברידג']]}} סינגולריות זו אינה מאפשרת ל[[תורת היחסות הכללית]] לתאר באופן מלא את מצב היקום ברגע היווצרותו, ויכולתם של מודלים המבוססים על תאוריה זו לתאר את מצב היקום בפרק הזמן הקצרצר הקרוי "עידן פלאנק", 10<sup>-43</sup> של שנייה מן המפץ הגדול, מוגבלת אף היא.

אותה סינגולריות קדמונית מכונה לעיתים "המפץ הגדול", אך המושג מתייחס לעיתים גם לשלב הראשוני, הצפוף והחם, של היקום. בלשון הדיבור ניתן להתייחס ל"מפץ הגדול" כאל אירוע "לידתו" של היקום, מאחר שהוא מייצג את הרגע בהיסטוריה בו חוקי הפיזיקה כמו שאנו מבינים אותם, כולל ה[[זמן]] עצמו,{{הערה|[[סטיבן הוקינג]], "[http://www.hawking.org.uk/the-beginning-of-time.html תחילת הזמן (The Beginning of Time)]".}} החילו לשחק תפקיד. הזמן שעבר מאז אותו אירוע — מה שנחשב גם כ[[גיל היקום]] — הוא כ-13.8 מיליארד שנה.{{הערה|Planck Collaboration (2015). [https://arxiv.org/pdf/1502.01589.pdf Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters]. עמוד 32}} נתון זה מתבסס על מדידות על ידי שימוש ב[[סופרנובה]] מסוג ''Ia'', ומדידת תנודות ב[[קרינת הרקע הקוסמית]].

===אינפלציה ובאריוגנזה===
{{הפניה לערך מורחב|ערכים=[[אינפלציה קוסמית]], [[באריוגנזה]]}}

השלבים הראשונים של המפץ הגדול נתונים להשערות. ברוב המודלים הנפוצים היקום בראשיתו היה מלא [[הומוגניות והטרוגניות|הומוגנית]] ו[[איזוטרופיות|איזוטרופית]] בצפיפות אנרגיה גדולה מאוד, טמפרטורות גבוהות ו[[לחץ]] אדיר, תוך כדי התפשטות מהירה והתקררות.
כ-10<sup>-37</sup> שנייה להתפשטות, [[מעבר פאזה]] גרם ל[[אינפלציה קוסמית]] תוך כדי שהיקום גדל בצורה מעריכית, בזמן שתנודות [[קוונטים|קוונטיות]], שהתרחשו כתוצאה מ[[עקרון האי-ודאות]], התגברו והפכו לאבני היסוד שמאוחר יותר יהוו את המבנים הגדולים ביקום ([[גלקסיה|גלקסיות]], [[צביר גלקסיות|צבירים]] וכדומה).{{הערה|[[אלן גות']] (1998). "The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins" {{כ}} Vintage Books}} לאחר שהאינפלציה נעצרה, היקום התחמם מחדש עד לקבלת הטמפרטורה הנחוצה ל[[יצירת זוג]] של [[פלזמת קווארקים-גלואונים]] בנוסף ל[[חלקיקי יסוד|חלקיקים יסודיים]] אחרים.{{הערה|Schewe, P. (2005). "An Ocean of Quarks". Physics News Update. American Institute of Physics.728 (1).|כיוון=שמאל}} הטמפרטורות היו כה גבוהות עד שתנועות אקראיות של חלקיקים היו מהירים [[תורת היחסות|יחסותית]] וזוגות של [[חלקיק]]-[[אנטי חלקיק]] מכל הסוגים נוצרו והושמדו ללא הרף כתוצאה מהתנגשויות. בנקודה מסוימת, ריאקציה בלתי ידועה שנקראת [[באריוגנזה]] הפרה את השימור של [[מספר באריוני]], מה שהוביל לרוב קטן של [[קווארק]]ים ו[[לפטון|לפטונים]] על פני אנטי-קווארק ואנטי-לפטון (כלומר האנטי חלקיק שלהם). הדבר הוביל ליתרון של ה[[חומר]] על פני ה[[אנטי חומר]] ביקום כיום.{{הערה|Kolb and Turner (1988), [https://www.scribd.com/doc/101407608/The-Early-Universe-Kolb-Turner The Early Universe]. פרק 6}}
===התקררות===
{{הפניה לערך מורחב|ערכים=[[סינתזה גרעינית קדמונית]], [[קרינת הרקע הקוסמית]]}}
[[קובץ:2MASS LSS chart-NEW Nasa.jpg|350px|ממוזער|תמונה פנורמית [[תת-אדום|תת-אדומה]] של השמיים חושפת את תפוצת הגלקסיות מחוץ לגלקסיית [[שביל החלב]]]]
[[צפיפות היקום]] המשיכה לרדת והטמפרטורות צנחו, מה שגרם לאנרגיה האופיינית של כל חלקיק להיחלש בהתאם. [[מעבר פאזה]] נוסף סידר את [[כוחות היסוד]] של הפיזיקה והפרמטרים של [[חלקיקי יסוד|חלקיקי היסוד]] בצורתם הידועה כיום.{{הערה|Kolb and Turner (1988), [https://www.scribd.com/doc/101407608/The-Early-Universe-Kolb-Turner The Early Universe]. פרק 7}} כ-10<sup>-11</sup> שנייה לאחר המפץ הגדול, התמונה נהפכת לפחות משוערת מאחר שאנרגיית החלקיקים צונחת למידות שכבר ניתן לאמת על ידי שימוש ב[[מאיץ חלקיקים|מאיצי חלקיקים]]. כ-10<sup>-6</sup> שנייה למפץ הגדול, קווארקים וגלואונים התחברו ויצרו [[באריון|באריונים]] כמו [[פרוטונים]] ו[[נייטרונים]]. היתרון המספרי של הקווארקים על פני האנטי-קווארקים גרם גם ליתרון של הבאריונים על פני האנטי-באריונים. הטמפרטורות באותה העת לא היו גבוהות מספיק כדי ליצור זוגות חדשים של פרוטון ואנטי-פרוטון (אותו הדבר עבור נייטרונים ואנטי-נייטרונים), מה שגרם להשמדת מסה אשר ממנה נשאר רק 10<sup>-10</sup> ממספר הפרוטונים והנייטרונים המקוריים ואף לא אחד מהאנטי חלקיק שלהם. תהליך דומה התרחש עבור ה[[אלקטרונים]] וה[[פוזיטרון|פוזיטרונים]] כשנייה לאחר המפץ הגדול. לאחר השמדת המסה, הפרוטונים, הנייטרונים והאלקטרונים הנותרים לא נעו יותר [[תורת היחסות הכללית|יחסותית]] וצפיפות האנרגיה ביקום נשלטה על ידי ה[[פוטונים]] (עם השפעה זניחה של חלקיק ה[[נייטרינו]]).

דקות ספורות למפץ הגדול, כאשר הטמפרטורה הייתה כמיליארד מעלות [[קלווין]] והצפיפות הייתה כזאת של ה[[אוויר]], נייטרונים ופרוטונים התחברו ויצרו את [[גרעין האטום|גרעיני האטום]] של [[דאוטריום]] ([[איזוטופ]] של אטום [[מימן]]) וה[[הליום]] בתהליך ה[[סינתזה גרעינית קדמונית|סינתזה הגרעינית]].{{הערה|Kolb and Turner (1988), [https://www.scribd.com/doc/101407608/The-Early-Universe-Kolb-Turner The Early Universe]. פרק 4}} רוב הפרוטונים נשארו חופשיים כגרעיני אטום מימן.{{הערה|Peacock (1999), [https://books.google.co.il/books?id=t8O-yylU0j0C&lpg=PP1&pg=PP1#v=onepage&q&f=false Cosmological Physics]. פרק 9}}

במשך אותו הזמן, צפיפותו של היקום גברה על קרינת הפוטונים ולא איפשרה לה לחדור מבעדה. Dark Ages - לאחר כ-380,000 שנה של התקררות, האלקטרונים וגרעיני האטום התחברו לכדי אטומים (לרוב אטומי מימן). כתוצאה מכך, צפיפות היקום ירדה ולקרינה לא הייתה עוד אינטראקציה עם החומר, מה שאיפשר לה להמשיך ולהתקדם ברחבי היקום. אותה קרינה מכונה כ[[קרינת הרקע הקוסמית]]. ייתכן שה[[ביוכימיה]] החלה זמן קצר יחסית לאחר היווצרות היקום כאשר היקום היה בן 10–17 מיליון שנה.{{הערה|[[אבי לייב]] (24 בספטמבר 2014). "[https://www.cfa.harvard.edu/~loeb/habitable.pdf The habitable epoch of the early Universe]". [[הוצאת אוניברסיטת קיימברידג']]}}

===התגבשות מבנים===
{{ערך מורחב|צפיפות היקום}}
[[קובץ:Heic1401a-Abell2744-20140107.jpg|150px|ממוזער|צביר הגלקסיה "אבל 2744", כפי שנצפה על ידי טלסקופ החלל האבל{{הערה|"[https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-007 NASA's Hubble and Spitzer Team up to Probe Faraway Galaxies]". [[נאס"א]]}}]]
לאחר פרק זמן ארוך, כשהחומר התפזר ביקום בצורה כמעט אחידה, האזורים המעט יותר צפופים משכו, בעזרת ה[[כבידה]], את החומר שהיה מצוי בקרבתם. אלו הפכו ליותר ויותר צפופים כאשר הם מתגבשים לבסוף לכדי ענני גז, [[כוכבים]], [[גלקסיה|גלקסיות]] ולמעשה כל מבנה אסטרונומי שניתן לצפות בו כיום.{{הערה|''First Second of the Big Bang", ''How the Universe Works". [[ערוץ דיסקברי]] (עונה 3 פרק 3)}} פרטי תהליך זה תלויים בכמות וסוג החומר ביקום. ארבעת סוגי החומר האפשריים ידועים כ[[חומר אפל|החומר האפל]] הקר, החומר האפל החמים (warm dark matter), החומר האפל הלוהט (hot dark matter) והחומר ה[[באריון|באריוני]].{{הערה|Spergel, D. N.; et al. (2003). "[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0302209 First year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: determination of cosmological parameters]". The Astrophysical Journal Supplement. 148 (1): 175–194.|כיוון=שמאל}} המדידות הטובות ביותר שזמינות (מ[[לוויין]] המחקר [[WMAP]]), מראות כי הנתונים תואמים היטב את מודל [[מודל למדא-CDM|הלמדא-CDM]] {{כ}}(ΛCDM) בו משוער כי החומר האפל הוא קר והערכה כי הוא מהווה כ-23% מהחומר-אנרגיה ביקום, כאשר החומר הבאריוני מהווה כ-4.6%.{{הערה|"[https://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr4/pub_papers/sevenyear/basic_results/wmap_7yr_basic_results.pdf Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP1) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results]". עמוד 39, טבלה 8. [[נאס"א]]/[[מרכז טיסות החלל גודרד]]}}

===התרחבות מואצת===
ראיות שונות מסופרנובה מסוג Ia וקרינת הרקע הקוסמית רומזות כי היקום כיום נשלט על ידי סוג של אנרגיה מסתורית המכונה [[אנרגיה אפלה]] שכפי הנראה מתפשטת בכל החלל. תצפיות מציעות כי אנרגיה זו מהווה כ-73% מצפיפות האנרגיה ביקום כיום. כשהיקום היה צעיר מאוד, ככל הנראה היה חדור אנרגיה אפלה, אך עם פחות מרחב וצפיפות גדולה יותר, לכבידה היה יתרון והתרחבותו נבלמה באיטיות. אך לבסוף, לאחר מיליארדי שנים של התרחבות שכיחותה של האנרגיה האפלה עלתה וגרמה באיטיות להתרחבות להתחיל להאיץ.{{הערה|שם=aa|Peebles, P. J. E.; Ratra, Bharat (2003). "[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0207347 The cosmological constant and dark energy]". Reviews of Modern Physics. 75 (2): 559–606.}}

האנרגיה האפלה בהגדרתה הפשוטה ממלאת את מקום המושג [[הקבוע הקוסמולוגי]] מ[[משוואת איינשטיין|משוואות השדה של איינשטיין]] של תורת היחסות הכללית, אולם ההרכב והמכניזם שלה אינם ידועים והיחסים של עם [[המודל הסטנדרטי]] של [[פיזיקת החלקיקים]] נחקר הן בדרכים תאורטיות והן על ידי תצפיות.{{הערה|שם=aa|Peebles, P. J. E.; Ratra, Bharat (2003). "[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0207347 The cosmological constant and dark energy]". Reviews of Modern Physics. 75 (2): 559–606.}}
כל האבולוציה הקוסמית של עידן האינפלציה יכול להיות מוסבר לעומק על ידי [[מודל למדא-CDM|מודל הלמדא-CDM]] של הקוסמולוגיה, אשר נעזרת במסגרת של [[מכניקת הקוונטים]] ותורת היחסות הכללית. אין מודל מגובה בראיות שמסביר את מה שאירע כ-10<sup>-15</sup> שנייה למפץ הגדול ונראה כי נדרשת תאוריה מאוחדת של [[תורת כבידה קוונטית]] על מנת לפרוץ מחסום זה. הבנת התקופות הקדומות של ההיסטוריה של היקום מהווה את אחת הבעיות הגדולות הבלתי פתורות של הפיזיקה.

==ההיסטוריה של רעיון המפץ הגדול==
עד למאה ה-19 התקיימו 2 תפיסות לגבי ראשית היקום: לפי [[מיתולוגיה|מיתולוגיות]] פגניות ודתיות, היקום נוצר בעבר בדרך על טבעית; ולפי חלק מ[[פילוסופיה יוונית|הפילוסופים של יוון העתיקה]], ובראשם [[אריסטו]], היקום התקיים מאז ומעולם.<ref>אריסטו לא טעה מבחינה פילוסופית בהערכה שלו כפי שאפשר לקרוא כמה שורות בהמשך, לפי ה[[מתמטיקאי]] הרוסי [[אלכסנדר פרידמן]] התפשטות היקום נבלמת והוא מתכווץ וקורס, כלומר חוזר חלילה</ref>שתי התפיסות דמו זו לזו בראותן את היקום כישות סטטית, שעוברת שנויים מזעריים בלבד עם הזמן - השקפה זו בעייתית משום שאינה מסוגלת להסביר מדוע המשיכה ה[[גרוויטציה|גרוויטציונית]] לא מובילה ל[[קריסת היקום]]. מאפיין משותף נוסף הוא העדרה המוחלט של ידיעה עד כמה גדול הוא היקום בפועל{{הערה| להמחשה: כשביהדות ישנם תאורים של "מלוא רקיעיו של היקום", הם מסתכמים לגודל מרבי של מאות מיליוני קילומטר בלבד, בעוד שבמציאות אפילו הקוטר של גלקסיה בודדת הוא כ-10<sup>18</sup> ק"מ, כלומר גדול פי עשרות מיליארדים מכך}}.

הראשון שהעלה על הכתב את האפשרות שמקור היקום הוא בנקודה בודדת לא היה מדען, אלא הסופר [[אדגר אלן פו]], שכתב על כך בשנת [[1848]] במאמר לא מדעי בשם "[[יוריקה (פרוזה)|יוריקה]]", אולם למאמר זה לא הייתה השפעה על הקהילה המדעית. תפיסת היקום כסטטי השתנתה בעקבות פיתוח [[תורת היחסות הכללית]] ומחקרים תאורטיים על השלכותיה, ובעקבות תצפיות אסטרונומיות שהראו שהיקום מתפשט.

ב-[[1917]] ניסה [[אלברט איינשטיין]] לבדוק את השלכותיה של [[תורת היחסות הכללית]] אותה פיתח על היקום. הוא הניח שהיקום הוא [[איזוטרופיות|איזוטרופי]] ו[[הומוגניות (אסטרונומיה)|הומוגני]], וגילה שהצבת התפלגות מסה אחידה ב[[תורת היחסות הכללית#משוואות השדה של איינשטיין|משוואות השדה]] נתנה פתרון בלתי יציב, שבו היקום הולך ומתכווץ. איינשטיין הצליח לקבל בכל זאת מודל סטטי של היקום כשהוא הוסיף למשוואות עוד איבר, שלא סתר את הנחות היסוד שלו, אבל היה תלוי בקבוע שרירותי, שעבור ערך מסוים שלו קיים פתרון יציב למשוואות, שהתאים להנחה של יקום סטטי. לקבוע זה הוא קרא [[הקבוע הקוסמולוגי]].

בשנות ה-20, ערערו שני מדענים על קביעתו של איינשטיין לפיה יש לתקן את משוואות השדה בעזרת האיבר התלוי בקבוע הקוסמולוגי, ובדקו מה משמעות הפתרונות הבלתי יציבים שמתקבלים ממשוואות השדה המקוריות. ה[[מתמטיקאי]] הרוסי [[אלכסנדר פרידמן]] פרסם ב-[[1922]] וב-[[1924]] מאמרים, בהם הראה את קיומם של שלושה סוגי פתרונות, שבכל אחד מהם היקום בתחילה מתפשט. הפתרונות היו שונים זה מזה במידת ההתפשטות ההתחלתית ובצפיפות המסה ההתחלתית של היקום. עבור צפיפות התחלתית גבוהה, התפשטות היקום נבלמת והוא מתכווץ וקורס. עבור צפיפות התחלתית נמוכה, ההתפשטות נמשכת לנצח, ועבור ערך קריטי של הצפיפות, ההתפשטות נבלמת אולם לא מתהפכת, והיקום שואף לבסוף למצב סטטי. הפיזיקאי הבלגי [[ז'ורז' למטר]], שלא הכיר את עבודתו של פרידמן, מצא גם הוא את הפתרונות בהם היקום מתפשט. אולם הקהילה המדעית לא שמה לב לעבודותיהם, ואילו איינשטיין, שכן היה מודע להן, דחה אותן בתוקף.

באותה תקופה חלו גם התפתחויות ב[[אסטרונומיה]] התצפיתית שהביאו להכרה בכך שהיקום מתפשט. ב-[[1912]] פרסמה האסטרונומית האמריקנית [[הנרייטה ליוויט]] את גילויה שיש קשר בין ה[[בהירות מוחלטת|בהירות המוחלטת]] של [[כוכב משתנה|כוכבים משתנים]] מסוג [[משתנה קפאידי|קפאידים]] לבין זמן המחזור שלהם - דבר שאיפשר למדוד את מרחקם על ידי השוואת ה[[בהירות נראית|בהירות הנראית]] לבהירות המוחלטת, ולהשתמש בהם כ"[[נר תקני]]". ב-[[1923]] הצליח האסטרונום האמריקני [[אדווין האבל]] לזהות לראשונה משתנה קפאידי ב[[גלקסית אנדרומדה|ערפילית אנדרומדה]]. מדידת המרחק הראתה שה[[ערפילית]] היא מחוץ ל[[שביל החלב]], ובכך הכריע את ה[[הוויכוח הגדול|וויכוח ארוך השנים]] האם קיימות גלקסיות מחוץ לשביל החלב. מדידת המרחקים ל[[גלקסיה|גלקסיות]] נוספות, והשוואת למדידת ה[[הסחה לאדום]] של האור מהן לפי [[אפקט דופלר]], הראו שהגלקסיות מתרחקות זו מזו במהירות פרופורציונית למרחק ביניהן, דבר שמראה כי היקום עצמו מתפשט. האבל פרסם מסקנה זו, שמכונה היום "[[חוק האבל]]", ב-1929.

[[קובץ:Horn Antenna-in Holmdel, New Jersey.jpeg|ממוזער|ה[[אנטנה]] ששימשה לגילוי [[קרינת הרקע הקוסמית]]. התגלית היוותה ציון דרך ואישוש מובהק למודל "המפץ הגדול" וגורם מכריע להעדפתו על פני מודל "המצב היציב"]]
פרסום חוק האבל הוביל להתעניינות בעבודתם של פרידמן, שנפטר בינתיים, ושל למטר. ב-[[1930]] הסב [[ארתור אדינגטון]] את תשומת לב הקהילה המדעית למאמרו של למטר מ-[[1927]] שחזה את התפשטות היקום. למטר חזר לעסוק בנושא, ובהרצאה בלונדון הציג לראשונה את הרעיון שהיקום התפשט מנקודה התחלתית, לה הוא קרא "האטום הקדמוני". ב-[[1931]] קיבל גם איינשטיין את רעיון היקום המתפשט, והכריז על כך בעת ביקור אצל האבל במצפה הכוכבים בהר וילסון. הוא גם חזר בו מרעיון "[[הקבוע הקוסמולוגי]]", אותו כינה "הטעות הגדולה בחיי".

למרות התמיכה של איינשטיין, מודל "המפץ הגדול" היה עדיין רחוק מלהתקבל כקונצנזוס בקהילה המדעית. במהלך שנות ה-20 וה-30 של המאה ה-20 כמעט כל הקוסמולוגים הבכירים תמכו במודל של מצב יציב נצחי, חלקם בטענה כי מודל של יקום עם התחלה מייבא רעיונות דתיים.{{הערה|[https://books.google.co.il/books?id=eq7TfxZOzSEC&lpg=PA251&pg=PA251#v=onepage&q&f=false Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe], Helge Kragh. עמוד 251}} טענה זו הסתמכה גם על העובדה שלמטר עצמו היה כומר קתולי. במשך השנים פותחו תאוריות שונות שהסבירו את התפשטות היקום שהוכחה בתצפיות של האבל מבלי להניח שליקום הייתה התחלה, כולל את מודל מילן,{{הערה|Milne, E. A. (1935). Relativity, Gravitation and World Structure, [[הוצאת אוניברסיטת אוקספורד]]}} מודל של [[יקום מחזורי]] (במקור הוצע על ידי פרידמן אבל נתמך על ידי איינשטיין וריצ'רד טולמן){{הערה|Tolman, R. C. (1934). Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. [[הוצאת אוניברסיטת אוקספורד]]}} ורעיון האור המתעייף של [[פריץ צוויקי]].{{הערה|Zwicky, F. (1929). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC522555 On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space]. [[PNAS|ידיעות האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית]]}}

לאחר [[מלחמת העולם השנייה]] צמחו שתי תאוריות אפשריות שונות. האחת הייתה [[תאוריית המצב היציב]] של [[פרד הויל]],{{הערה|פרד הויל. (1948). A New Model for the Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society". {{כ}} עמודים 108: 372–382.}} ולפיה היקום מתפשט בצורה קבועה תוך כדי שבמרחבי היקום נוצר חומר באופן מתמיד. על פי מודל זה היקום הוא פחות או יותר זהה בכל נקודת זמן. השנייה הייתה תאוריית המפץ הגדול של למטר, שנתמכה ופותחה על ידי [[ג'ורג' גאמוב]] שהציג את [[סינתזה גרעינית קדמונית|הסינתזה הגרעינית הקדמונית]].{{הערה|Alpher, R. A.; Bethe, H.; Gamow, G. (1948). [https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.73.803 The Origin of Chemical Elements], [[Physical Review]]|כיוון=שמאל}} עמיתיו [[רלף אלפר]] ו[[רוברט הרמן]] חזו את קיומה של [[קרינת הרקע הקוסמית]].{{הערה|Alpher, R. A.; Herman, R. (1948). [https://www.nature.com/nature/journal/v162/n4124/pdf/162774b0.pdf Evolution of the Universe], [[Nature]]|כיוון=שמאל}} באופן אירוני, היה זה הויל שטבע את המושג שהפך לשמה של התאוריה של למטר, בהתייחסו ל"רעיון המפץ הגדול" בזמן שידור תוכנית רדיו של ה-[[BBC]] במרץ 1949.{{הערה|[https://books.google.co.il/books?id=MWKQhXo2eaIC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Fred Hoyle: A Life in Science]. [[הוצאת אוניברסיטת קיימברידג']]}} בעיה מרכזית שעמדה בפני תומכי "המפץ הגדול" הייתה שגיל היקום כפי שהתקבל מהתצפיות של האבל עמד על פחות משני מיליארד שנה, בעוד ההערכות לגבי גיל [[כדור הארץ]] עמדו באותה תקופה על כ-3.4 מיליארד שנה. בעיה זו נפתרה רק בשנות ה-50, כשהאסטרונומים [[ואלטר באדה]] ו[[אלן סאנדייג']] מצאו פגמים ניכרים בהערכות המרחקים לגלקסיות עליהן התבסס האבל. לזמן מה, התמיכה בשתי התאוריות הייתה מפוצלת ובסופו של דבר הראיות התצפיתיות החלו לנטות לטובת מודל המפץ הגדול. הגילוי והאישוש של קרינת הרקע הקוסמית ב-[[1964]] הבטיח את היותו של המפץ הגדול כהסבר הטוב ביותר למוצאו והתפתחותו של היקום.{{הערה|Penzias, A. A.; Wilson, R. W. (1965). "[http://adsabs.harvard.edu/abs/1965ApJ...142..419P A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s]". The Astrophysical Journal. {{כ}} עמוד 142: 419.}} רוב המחקרים בקוסמולוגיה כיום כוללים את הבנת היווצרות הגלקסיות לפי המפץ הגדול, הבנת הפיזיקה של היקום בתקופות קדומות וישור קו של תצפיות עם התאוריה.

בשנים 1968 ו-1970 פרסמו [[רוג'ר פנרוז]], [[סטיבן הוקינג]] וג'ורג' אליס מאמר בו הראו כי [[סינגולריות (מתמטיקה)|סינגולריות מתמטיות]] היו תנאי מקדים הכרחי עבור מודלים [[תורת היחסות הכללית|יחסותיים]] של המפץ הגדול.{{הערה|Hawking, S.; Penrose, R. (27 January 1970). "[http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/314/1519/529.article-info The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology]". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical & Engineering Sciences. [[החברה המלכותית]]. 314 (1519): עמודים 529–548.}} מאז, משנות ה-70 ועד שנות ה-90 של המאה ה-20, קוסמולוגים עבדו על אפיון התכונות של היקום על פי המפץ הגדול ופתרון בעיות בולטות. ב-1981 עשה [[אלן גות']] פריצת דרך בפתרון מספר בעיות בולטות בתאוריית המפץ הגדול עם הצגת תקופת התפשטות מהירה ביקום הקדום שנקראת [[אינפלציה קוסמית]].{{הערה|Guth, Alan (15 January 1981). "[https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.23.347 Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems]". [[Physical Review]] D. 23 (2): עמודים 347–356.}} באותם עשורים התעוררו גם שאלות בנוגע לצפיפות החומר ביקום וערכו המדיוק של קבוע האבל.

באמצע שנות ה-90 של המאה ה-20, תצפיות על [[צביר כדורי|צבירים כדוריים]] מסוימים הצביעו כי גילם הוא כ-15 מיליארד שנה, [[הפרדוקס של גיל היקום|בניגוד]] לרוב הערכות גיל היקום. בעיה זו נפתרה מאוחר יותר כאשר סימולציות מחשב חדשות, אשר לקחו בחשבון את אפקט אובדן המסה כתוצאה מרוח כוכבים (Stellar wind), הצביעה כי גיל הצבירים הכדוריים הוא צעיר הרבה יותר.
{{הערה|Navabi, A. A.; Riazi, N. (2003). "[https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF03012187 Is the Age Problem Resolved?]". Journal of Astrophysics and Astronomy. 24 (1–2): 3–10.}}

מאז שנות ה-90 נעשתה התקדמות ניכרת בקוסמלוגיה של המפץ הגדול כתוצאה מהתקדמות טכנולוגיית הטלסקופ יחד עם ניתוח מידע שנאסף על ידי לוויני מחקר שונים כגון [[COBE]],{{הערה|Boggess, N. W.; et al. (1992). "[http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1086/171797 The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch]". The Astrophysical Journal. עמוד 397: 420.}} [[טלסקופ החלל האבל]] ו-[[WMAP]].{{הערה|pergel, D. N.; et al. (2006). "[http://iopscience.iop.org/article/10.1086/513700/meta;jsessionid=318C6FECE6B2421DBBCE168DDD190D38.c4.iopscience.cld.iop.org Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology]". Astrophysical Journal Supplement. עמוד 170 (2): 377–408}} מאז יש לקוסמולוגים מדידות די מדויקות של פרמטרים רבים של מודל המפץ הגדול והגיעו לתגלית בלתי צפויה שלפיה התרחבות היקום מאיצה.{{הערה|{{חדשות|סוכנויות הידיעות|"גילוי המאה": לווין מוכיח כי היקום נוצר מהמפץ הגדול|19920426|63}}|כיוון=ימין}}

==אישוש תצפיתי לתאוריה==
===התפשטות היקום===
[[קובץ:CMB Timeline75-he.jpg|שמאל|ממוזער|300px|ציוני דרך עיקריים ב[[התפשטות היקום]]]]
{{ערך מורחב|התפשטות היקום}}
ניתן להבחין בשינויים במרחק בין גלקסיות ביקום על ידי הקרינה האלקטרו-מגנטית, שכוללת גם את האור הנראה, אותה הן פולטות. שינוי בתכונות גל האור יכול להעיד על השינוי במרחק אותו עבר; כאשר גל האור מתרחק מנקודה מסוימת, אורך הגל עולה, התדירות יורדת ומתרחשת [[הסחה לאדום]]. מקרה הפוך, בו גל האור מתקרב אל נקודה מסוימת, גורם ל[[הסחה לכחול]]. תופעה פיזיקלית זו מוסברת על ידי [[אפקט דופלר]].
לפי תצפיות וניתוחן על ידי האסטרונום האמריקני [[אדווין האבל]] ועמיתו למחקר [[מילטון יומאסון]] בשנת [[1929]], נמצאה [[הסחה לאדום]] בספקטרום ה[[גלקסיה|גלקסיות]], המעיד על כך שהגלקסיות מתרחקות זו מזו וכי מהירות התרחקותן פרופורציונית למרחקן, במה שידוע כ[[קבוע האבל]].

התגלית ניתנת להסבר על ידי שתי אפשרויות; האחת היא שכדור הארץ נמצא במרכז ההתפשטות, כלומר בנקודה אשר ממנה מתרחקות כל הגלקסיות והשנייה היא שהיקום מתפשט בצורה אחידה לכל עבר. האפשרות הראשונה לא תיתכן על פי [[העיקרון הקופרניקני]], אך האפשרות השנייה נחזתה על ידי [[אלכסנדר פרידמן]] ו[[ז'ורז' למטר]], עוד לפני התגלית של האבל.

את קצב התפשטות היקום והתרחקות הגלקסיות זו מזו ניתן להסביר בעזרת חוק האבל. כמו כן ניתן גם לחשב לאחור את גיל היקום שמוערך בכ-13.819 מיליארד שנים.

החוק מוגדר כך:
:<math>v = H_0 \, D</math>

כאשר,
*''v'' הוא מהירות ההתרחקות של הגלקסיה.
*''D'' הוא המרחק מן הגלקסיה.
* ''H''<sub>0</sub> הוא קבוע האבל, שערכו 0.8 ± 69.32 ק"מ לשנייה, למיליון פרסק.

===קרינת הרקע הקוסמית===
[[קובץ:WMAP.jpg|שמאל|ממוזער|300px|קרינת הרקע הקוסמית כפי שנמדדה על ידי [[לוויין המחקר WMAP]], שנשלח לחלל ביוני 2001]]
{{ערך מורחב|קרינת הרקע הקוסמית}}
בסביבות שנת 1950 העריכו הקוסמולוגים ג'ורג' גאמוב, רלף אלפר ורוברט הרמן כי היקום, בראשיתו, היה צפוף ולוהט עד כדי כך שקרינה לא יכלה לחדור מבעד לאלקטרונים החופשיים. רק לאחר תקופה של כ-380,000 שנה בה היקום התפשט, צנחה הטמפרטורה מספיק כך שהאלקטרונים והפרוטונים יכלו להתחבר וליצור את האטומים הראשונים.{{הערה|[https://books.google.co.il/books?id=02HRBQAAQBAJ&lpg=PR2&pg=PA149#v=onepage&q&f=false The Astronomy Revolution: 400 Years of Exploring the Cosmos]|כיוון=שמאל}} כתוצאה מכך, צפיפות היקום ירדה והקרינה יכלה להמשיך הלאה ולהתפשט בחופשיות ברחבי היקום. לפיכך, ההנחה הייתה כי שרידים של הקרינה מראשיתו של היקום עדיין מתקדמת ביקום וניתן לראותה גם במאה ה-21.

[[ארנו פנזיאס]] ו[[רוברט וילסון]] מ[[מעבדות בל]] גילו באקראי ב-[[1965]] רעש שלא ידעו מה מקורו, באמצעות גלאי [[קרינה אלקטרומגנטית]] רגישים. לאחר שפסלו כל מקור רעש אחר הבינו כי מדובר ב[[קרינת רקע קוסמית|קרינת הרקע הקוסמית]]. הקרינה הקוסמית היא אחידה בכל כיוון ומעידה על קיום מצב של שיווי משקל תרמי ביקום הקדום - הקרינה הקוסמית "נפרדה" משאר החומר ביקום כ-380 אלף שנה לאחר המפץ הגדול. הגילוי היווה אישוש לתחזיתם של גאמוב, אלפר והרמן. על גילוי זה זכו ארנו פנזיאס ורוברט וילסון ב[[פרס נובל לפיזיקה]]. למטר שמע על התגלית כשהיה על ערש דווי. אחריהם הציעו ווקר ורוברטסון דגמים דומים לדגם של למטר.

מידע שנאסף בטלסקופ [[BICEP]] {{אנ|BICEP and Keck Array}}, ופורסם במרץ [[2014]], הצביע על אי-סדירות בקרינת הרקע הקוסמית שעשויה הייתה להיגרם מ[[גלי כבידה]] בשלב ה[[אינפלציה קוסמית|תפיחה]] של המפץ הגדול. אחר בדיקה מחודשת של התוצאות פורסם באוקטובר 2014 כי ככל הנראה נפלו טעויות בהערכת הממצאים, וכי לא ניתן לייחס למדידות אלו את קיומם של גלי כבידה בשלב התפיחה של המפץ הגדול. הבהרה של מהות הממצאים התפרסמה על ידי צוות לוויין החלל האירופאי Planck באוקטובר 2014.{{הערה|[http://sciencenordic.com/gravitational-wave-discovery-was-most-likely-measurement-error/ גילוי גלי הכבידה שהתפרסם במרץ 2014 ככל הנראה טעות מדידה]|כיוון=ימין}} אישוש מדעי נוסף למודל המפץ נתקבל בעקבות הממצאים הקשורים לקרינה שגילה [[לוויין]] המחקר [[COBE]] ב[[שנות ה-90 של המאה ה-20]] ו[[לוויין המחקר WMAP]] ששוגר מאוחר יותר.

===שכיחות יסודות קדמונים===
{{ערך מורחב|סינתזה גרעינית קדמונית}}
לאחר שהיקום התקרר דיו נוצרו היסודות הראשונים בתהליך הסינתזה הגרעינית. ניתן לצפות שהתפלגות החומר ביקום תהיה 75% מימן, 25% הליום-4, כמה אלפיות האחוז של דאוטריום והליום 3, ועשר מיליארדיות האחוז ליתיום. כמו כן ניתן לחשב את ריכוז הליום-4, [[הליום-3]], [[דאוטריום]] וליתיום-7 ביקום ביחס לכמות אטומי מימן רגיל (כלומר שאיננו איזוטופ). היחס, במסה, שנחזה הוא כ-0.25 עבור הליום-4/מימן, כ-10<sup>−3</sup> עבור דאוטריום/מימן, כ-10<sup>−4</sup> עבור הליום-3/מימן וכ-10<sup>−9</sup> עבור ליתיום-7/מימן.{{הערה|[https://books.google.co.il/books?id=PbA5DgAAQBAJ&lpg=PP1&pg=PT54#v=onepage&q&f=false The Early Universe], by Edward Kolb, Michael Turner|כיוון=שמאל}}

התצפיות אינן חד משמעיות. על חלק מהתחזיות יש הסכמה רחבה (כדוגמת דאוטריום) ועל חלק אי ודאות (כדוגמת ליתיום). למרות זאת, העקביות בכמות שנחזית על ידי הסינתזה הגרעינית מהווה ראייה למפץ הגדול מאחר שהתאוריה היא היחידה שיכולה להסביר את היחס בין היסודות וכי לא ייתכן שהמפץ הגדול יצור כמות גדולה או נמוכה מ-20–30% של הליום.{{הערה|[http://adsabs.harvard.edu/abs/2006IJMPE..15....1S Steigman, G. (2005). Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges], [[אוניברסיטת הרווארד]]}}

===היווצרות הגלקסיות===
{{ערך מורחב|היווצרות גלקסיות והתפתחותן}}
תצפיות על המבנה והתפוצה של גלקסיות ו[[קוואזר]]ים מאמתות את התחזית של תאוריית המפץ הגדול כי הגלקסיות והקוואזרים הראשונים נוצרו כמיליארד שנה לאחר המפץ הגדול וכי מאז עוד מבנים גדולים נוצרו והתהוו, כגון [[צביר גלקסיות|צבירי גלקסיות]] ו[[צביר-על|צבירי-על]].{{הערה|שם=Bert1|[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0101009 Bertschinger, E. (2001). Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation] [[אוניברסיטת קורנל]]}}

בנוסף, תצפיות מעידות כי גלקסיות מרוחקות (שנצפו כפי שהיו ביקום הקדום) נראות שונה מאוד מגלקסיות אחרות בסביבתן הקרובה (נצפות במצב מאוחר יותר). יתרה מזאת, גלקסיות שהתהוו יחסית לאחרונה שונות בצורה בולטת מגלקסיות שנוצרו במרחקים דומים אך זמן קצר לאחר המפץ הגדול. כל זה מהווה טיעון חזק כנגד [[תאוריית המצב היציב|מודל המצב היציב]] ומתיישב עם התיאור של מודל המפץ הגדול את [[צפיפות היקום]].{{הערה|[http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.astro.36.1.599 Bertschinger, E. (1998). Simulations of Structure Formation in the Universe], Annual Review of Astronomy and Astrophysics|כיוון=שמאל}}{{הערה|שם=Bert1}}

===ענני גז קדמונים===
[[קובץ:PIA17993-DetectorsForInfantUniverseStudies-20140317.jpg|ממוזער|מישור מוקד של טלסקופ BICEP2, משמש לחיפוש קיטוב בקרינת הרקע הקוסמית{{הערה|"[https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-082 NASA Technology Views Birth of the Universe]". [[נאס"א]]}}]]
בשנת 2011 מצאו אסטרונומים ענני גז, וסיווגו אותם כעננים קדומים של גז קדמוני, על ידי ניתוח [[ספקטרום בליעה|ספקטרום הבליעה]] של קוואזרים מרוחקים. טרם תגלית זו, כל גרמי השמיים נצפו כמכילים את היסודות הכבדים אשר נוצרים בליבת הכוכבים. אולם ענני הגז שהתגלו לא הכילו שום יסוד כבד ממימן נייטרלי ודאוטוריום.{{הערה|Fumagalli, M.; O'Meara, J. M.; Prochaska, J. X. (2011). "[http://science.sciencemag.org/content/early/2011/11/09/science.1213581 Detection of Pristine Gas Two Billion Years After the Big Bang]". Science. 334 (6060): 1245–9.|כיוון=שמאל}}{{הערה|"[https://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111110142050.htm Astronomers Find Clouds of Primordial Gas from the Early Universe, Just Moments After Big Bang]". Science Daily.}} מאחר שלענני הגז אין יסודות כבדים, הם ככל הנראה נוצרו דקות ספורות לאחר המפץ הגדול במהלך הסינתזה הגרעינית הקדמונית.

===קווי ראיות נוספים===
הערכת [[גיל היקום]] בעזרת חוק האבל וקרינת הרקע הקוסמית מיישרת קו עם הערכות אחרות המתבססות על גיל הכוכבים הקדומים ביותר, הנעזרות ב[[מחזור החיים של כוכב|אבולוציית כוכבים]], [[צביר כדורי|צבירים כדוריים]] ו[[תיארוך רדיומטרי]] של כוכבים מסוימים בעלי כמות מתכת נמוכה יחסית.{{הערה|Perley, D. (21 February 2005). "[http://w.astro.berkeley.edu/~dperley/univage/univage.html Determination of the Universe's Age, t<sub>o</sub>]". [[אוניברסיטת קליפורניה בברקלי]]}}

ניסויים שנעשו על ידי תצפיות בספקטרום הבליעה של ענני גז עם הסחה לאדום מאוד גבוהה (כלומר מתרחקים) מאמתות את התחזית כי טמפרטורת קרינת הרקע הקוסמית הייתה גבוהה בעבר. תחזית זאת גם מרמזת כי משרעת אפקט זלדוביץ'-סודייב (עיוות של קרינת הרקע על ידי [[אפקט קומפטון]]) בצבירי גלקסיות אינה תלויה ישירות בהסחה לאדום.{{הערה|Srianand, R.; Noterdaeme, P.; Ledoux, C.; Petitjean, P. (2008). "[http://adsabs.harvard.edu/abs/2008A&A...482L..39S First detection of CO in a high-redshift damped Lyman-α system]". Astronomy and Astrophysics. 482 (3): L39|כיוון=שמאל}} תצפיות מגלות כי הדבר פחות או יותר נכון אך אפקט זה תלוי במאפייני צבירים שלא משתנים עם הזמן הקוסמי, מה שהופך את דיוק המדידות לקשה.{{הערה|Avgoustidis, A.; Luzzi, G.; Martins, C. J. A. P.; Monteiro, A. M. R. V. L. (2011). "[https://arxiv.org/abs/1112.1862v1 Constraints on the CMB temperature-redshift dependence from SZ and distance measurements]"|כיוון=שמאל}}{{הערה|Belusevic, R. (2008). Relativity, Astrophysics and Cosmology. Wiley-VCH. p. 16.|כיוון=שמאל}}

===תצפיות עתידיות===
תצפיות עתידיות של גלי כבידה עשויות לזהות גלים קדמונים ושרידים של היקום הקדום עד פחות משנייה מהמפץ הגדול.{{הערה|Ghosh, Pallab (February 11, 2016). "[http://www.bbc.com/news/science-environment-35524440 Einstein's gravitational waves 'seen' from black holes]".|כיוון=שמאל}}{{הערה|Billings, Lee (February 12, 2016). "[https://www.scientificamerican.com/article/the-future-of-gravitational-wave-astronomy/ The Future of Gravitational Wave Astronomy]". scientificamerican.com.|כיוון=שמאל}}

==גורלו הסופי של היקום==
{{ערך מורחב|גורל היקום}}

לפני התצפיות של האנרגיה האפלה, קוסמולוגים שקלו שני תרחישים לעתיד היקום. אם צפיפות המסה של היקום תהיה גדולה מהצפיפות הקריטית, היקום יגיע לגודל מרבי ואז יתחיל לקרוס. הוא יהפוך שוב לצפוף וחם יותר, ויסתיים במצב דומה (אך הפוך) לזה שבו הוא התחיל - התכווצות גדולה.{{הערה|Kolb and Turner (1988), [https://www.scribd.com/doc/101407608/The-Early-Universe-Kolb-Turner The Early Universe]. פרק 3}}

לחלופין, אם הצפיפות ביקום הייתה שווה לצפיפות הקריטית או מתחתיה, התרחבות היקום הייתה מאטה אך לא עוצרת. היווצרות כוכבים תפסיק עם צריכת גז בין-כוכבי בכל גלקסיה; כוכבים [[סופרנובה|יתפוצצו]] ויסיימו את [[מחזור החיים של כוכב|מחזור חייהם]], כאשר הם משאירים אחריהם [[ננס לבן| ננסים לבנים]], [[כוכב נייטרונים|כוכבי נייטרונים]] ו[[חורים שחורים]]. בהדרגה, התנגשויות בין אלה יגרמו להצטברות המונית של חורים שחורים יותר ויותר גדולים. הטמפרטורה הממוצעת של היקום תתקרב [[אסימפטוטה|אסימפטוטית]] ל[[האפס המוחלט|אפס המוחלט]] - כלומר, [[קפאון]] גדול.{{הערה|Griswold, Britt (2012). "[https://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html What is the Ultimate Fate of the Universe?]". Universe 101 Big Bang Theory. [[נאס"א]].}} יתרה מזאת, אם הפרוטונים יהיו בלתי יציבים, החומר הבאריוני יעלם וישאיר רק קרינה וחורים שחורים. לבסוף החורים השחורים יתנדפו על ידי פליטת [[קרינת הוקינג]]. ה[[אנטרופיה]] של היקום תתעצם עד לנקודה שבה שום צורה של אנרגיה לא תוכל להיחלץ ממנה. תרחיש זה מכונה "מות החום".{{הערה|Adams, Fred C. & Laughlin, Gregory (1997). "[https://arxiv.org/abs/astro-ph/9701131 A dying Universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects]". Reviews of Modern Physics. 69 (2): 337–372.|כיוון=שמאל}}

תצפיות מודרניות על ההתרחבות המואצת של היקום מרמזות כי יותר ויותר מ[[היקום הנצפה]] יעבור את [[אופק האירועים]] ויאבד כל קשר איתנו. התוצאה הסופית איננה ידועה. מודל ה-[[ΛCDM]] כולל את האנרגיה האפלה בדמות [[הקבוע הקוסמולוגי]]. תרחיש זה גורס כי רק מערכות הקשורות כבידתית, כגון גלקסיות, יישארו מחוברות וגם הן יהיו נתונות ל[[מות החום של היקום]] בזמן שהיקום מתרחב ומתקרר. הסברים אחרים של אנרגיה אפלה, הנקראים תאוריות "אנרגיית פנטום", גורסים כי בסופו של דבר כל צבירי הגלקסיות, כוכבים, כוכבי לכת, אטומים, גרעיני אטום ולמעשה כל החומר ביקום, יקרעו לגזרים בתוך היקום המתרחב לנצח, בתרחיש שנקרא [[הקריעה הגדולה]].{{הערה|aldwell, R. R; Kamionkowski, M.; Weinberg, N. N. (2003). "[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0302506 Phantom Energy and Cosmic Doomsday]". Physical Review Letters. 91 (7): 071301|כיוון=שמאל}}

==הרכבו הכימי של היקום==
מודל המפץ הגדול הסטנדרטי מאפשר חישוב של התנאים הפיזיקליים ששררו ביקום בכל רגע, החל בשבריר-זמן קצר ביותר לאחר המפץ הגדול עצמו. על פי תורת הגרעין ותורת החלקיקים האלמנטריים, אנו יודעים לחשב, בתנאי צפיפות וטמפרטורה שונים, את מצבי הקיום של החומר, אילו חלקיקים יכולים להתקיים, אילו אינטראקציות אפשריות בין חלקיקים שונים ובין חלקיקים לשדות קרינה. בשניות ובדקות הראשונות שלאחר המפץ הגדול, הטמפרטורה והלחץ ששררו ביקום הלכו וקטנו במהירות רבה, בגלל ההתפשטות המהירה של היקום. חישובים מראים שמהלך הצפיפות והטמפרטורה היו כאלה שעם ההתפשטות וההתקררות, 90 אחוזים מחלקיקי החומר ביקום נשארו בצורת גרעינים של אטומי [[מימן]], דהיינו כ[[פרוטון|פרוטונים]], וכ-10 אחוזים - כחלקיקי אלפא, דהיינו כגרעינים של אטומי [[הליום]].

בתנאי המפץ הגדול לא הספיקו להיווצר חלקיקים כבדים יותר, שכן ירידת הצפיפות והטמפרטורה היו מהירים מדי להתחוללותן של ריאקציות היצירה של יסודות כאלה. גם ניבוי זה של תורת המפץ הגדול אושש בתצפיות. אלה מגלות בכל מקום ביקום את הרכב החומר המתבקש מן המודל. כל הסטיות המתגלות, כגון קיומם של יסודות כבדים אחרים, כמו ב[[השמש|שמש]] וב[[מערכת השמש]], ניתנות להסבר כתופעות וכשינויים מאוחרים יותר בהרכב החומר הקוסמי, שנבעו מתהליכים תרמו-גרעיניים שמתחוללים בליבתם של כוכבים.

==היחס לתאוריה==
מודל המפץ הגדול והתפשטות היקום סותר את התפיסה ה[[אריסטו]]טלית, על פיה היקום הוא סטטי ונצחי ללא כל נקודת התחלה בזמן.

=== תאוריות מדעיות חלופיות ===
נעשו מספר ניסיונות מדעיים לסתור את מודל המפץ הגדול, אך ללא הצלחה יתרה. בין הניסיונות ניתן למנות את [[המצב היציב|תורת המצב היציב]] של [[הרמן בונדי]], [[תומאס גולד]] ו[[פרד הויל]], ואת ניסיונם של [[יבגני ליפשיץ]] ואיסק חלטניטוב הסובייטים.

ישנם מדענים רבים שניסו למצוא תיאוריות חלופיות. אחד מהם הוא הפיזיקאי ג'וליאנו סזאר סילבה נבס מאוניברסיטת קמפינס שבברזיל. לפי המחקר של נבס והמנחה שלו, פרופ' וסקז סהא, שהתפרסם בכתב העת General Relativity and Gravitation, היה יקום קדום שהגיע לשלב של התכווצות ולאחריו התרחשה התפשטות שככל הנראה לא העלימה את כל העקבות של השלב המוקדם. לטענתו, חורים שחורים יכולים לספק עדויות לשלב הקודם.

=== תאוריית המפץ הגדול והתנ"ך ===

תאוריית המפץ הגדול נראית כסותרת את האמונה הנפוצה ב[[הדתות האברהמיות|דתות האברהמיות]] לגבי [[בריאת העולם (יהדות)|בריאת העולם]], בשלוש נקודות עיקריות:
# לפי [[הכרונולוגיה המקראית והמסורתית|לוח הזמנים המבוסס על המקרא]] מקובל שראשית היקום הייתה בשנת 3760 לפנה"ס.
# סדר היווצרות היקום לפי {{תנ"ך|בראשית|א}} הוא: ארץ ומים, אור, שמיים, מקווי מים, עולם הצומח, גרמי השמיים, בעלי חיים ימיים ומעופפים, בעלי חיים יבשתיים, אדם.
# היקום מתואר בכתבי הקודש כמסודר ומתוכנן, בעוד המפץ הגדול נתפש בטעות כ"פיצוץ" ומתאר תהליכים כאוטיים שהתרחשו ללא יד מכוונת.

ישנם אנשי דת ומדענים דתיים אשר מודעים לחוזק תקפותה של התאוריה, ויש ביניהם המקבלים את נכונותה{{הערה|לדוגמה הרב [[מרדכי נויגרשל]], הרב [[מאיר מאזוז]] והרב [[זמיר כהן]]}}, אך רואים אותה כתואמת את כתבי הקודש, בין השאר בכך שהיא מתארת בריאת יש מאין (אך זה לא נכון, ותאוריית המפץ הגדול אינה עוסקת במה שקדם לנקודה הסינגולרית ולתחילת התרחבות היקום לצורתו המודרנית). לדוגמה, הפיזיקאי [[נתן אביעזר]] טען בספרו [[בראשית ברא]] ש"האור הראשוני" המתואר בספר בראשית וממנו נוצר היקום הוא-הוא המפץ הגדול, ולאחריו הוא מסביר את השלבים המאוחרים יותר לפי התאוריה כשלבים המתוארים בבריאה. את השאלה בדבר גיל העולם הוא מסביר כך שכל יום, עד בריאת האדם, הוא תקופה ולא יום ממש, שכן תקופות הזמן הנקבעות על ידי גרמי השמים (ימים, חודשים, שנים) החלו לקבל משמעות עבור כדור הארץ בשלב הרבה יותר מאוחר, בפרק הזמן המכונה "היום הרביעי".<ref>[http://www.daat.ac.il/daat/kitveyet/niv/stirot-2.htm על סתירות בין תורה למדע], מאמר של נתן אביעזר, באתר דעת</ref> ב[[נצרות קתולית|נצרות הקתולית]], האפיפיור [[פיוס השנים עשר]] הכריז בשנת [[1951]] כי תאוריית המפץ הגדול תואמת את [[כתבי הקודש]].<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.forbes.com/sites/johnfarrell/2017/03/12/two-priests-a-pope-and-the-big-bang/?sh=2e5f92517dbe|הכותב=John Farrell|כותרת=Two Priests, A Pope And The Big Bang|אתר=[[פורבס]]|תאריך=}}</ref>

== ראו גם ==

* [[אינפלציה קוסמית]]
* [[בעיית האופק]]

==לקריאה נוספת==
{{קישורי פורטל|פיזיקה|מדעי החלל}}
* {{אוניברסיטה משודרת|צבי פירן|תורת המפץ הגדול|1996}}.
* [[סטיבן הוקינג]], '''[[קיצור תולדות הזמן]]''', פרק 3 - היקום המתפשט, ב[[הוצאת מעריב]].
* [[סטיבן ויינברג]], '''שלוש הדקות הראשונות''', 1977.
* [[ויליאם ביינום]], '''היסטוריה של המדע לצעירים מכל הגילים''', עמ' 329–340.
* [[סיימון סינג]], '''[[המפץ הגדול (ספר)|המפץ הגדול - התגלית המדעית החשובה ביותר בכל הזמנים]]''', בהוצאת [[ידיעות ספרים]], 2004.

==קישורים חיצוניים==
{{מיזמים|ויקימילון=המפץ הגדול}}
* צ'ארלס ק' צ'וי, [https://www.hayadan.org.il/before-the-universe-1212071/comment-page-1 התחלות חדשות – רעיונות לגבי הזמן שקדם למפץ הגדול – האם הם ניתנים לבדיקה?], [[סיינטיפיק אמריקן]], דצמבר 2007-ינואר 2008
* [http://www.lib.cet.ac.il/pages/sub.asp?kwd=2277 המפץ הגדול], באתר [[הספרייה הווירטואלית של מטח]]
* {{ynet|סיינטיפיק אמריקן|תפיסות מוטעות לגבי המפץ הגדול|3114396|18 ביולי 2005}}
* {{הידען||אשכול ידיעות על ראשית היקום|category/space_and_astronomy/astromomy_and_astrophysics/astrophysics/big_bang/}}
*{{ynet|ו' זייק ומ' ריורדן|כיצד נראו המיקרו-שניות הראשונות של היקום?|3312397|10 באוקטובר 2006}}
* {{אבני דרך|3248|עשר התגליות הגדולות בפיזיקה ובאסטרונומיה}}
* {{דוידסון|ארז גרטי|נושא חודש פברואר 2014 – המפץ הגדול ומבנה היקום|maagarmada/month_topic/נושא-חודש-פברואר-2014-–-המפץ-הגדול-ומבנה-היקום|30 ינואר 2014}}
* {{הערוץ האקדמי||המפץ הגדול- התגלית המדעית החשובה ביותר בכל הזמנים|971|}}
* {{הידען|אבי בליזובסקי|עדות ישירה ראשונה לקיומם של גלי כבידה שגרמו ליקום להתנפח מיד לאחר המפץ הגדול|gravity-wave-new-results-provide-direct-evidence-for-cosmic-inflation-1703147|18 במרץ 2014}}
* {{הידען|דר. גלי ויינשטיין|אינפלציה, גלי כבידה וקרינת הרקע הקוסמית: תיאוריה ואימות ניסויי|inflation-gravity-wave-and-cmv-2003144|20 במרץ 2014}}
* {{סיינטיפיק אמריקן|רוס ד' אנדרסן|אוזן קשבת למפץ הגדול|אוזן-קשבת-למפץ-הגדול|5 בפברואר 2014}}
* {{Ynet|טל קוולר|האם היה זמן לפני המפץ הגדול?|5256497|11 במאי 2018}}
* {{הקלטה}} [[רן לוי (סופר)|רן לוי]], [https://www.ranlevi.com/texts/big_bang_text/ המפץ הגדול] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190327091751/https://www.ranlevi.com/texts/big_bang_text/ |date=2019-03-27 }}, בפודקאסט "[[עושים היסטוריה]]", 2018
* {{בריטניקה}}
* {{דף שער בספרייה הלאומית|987007284759505171|המפץ הגדול, תיאוריה}}
* {{הארץ|גדעון לב|המפץ הגדול - ייתכן שהוא מעולם לא התרחש|00000182-62e8-daf7-a7db-f6ea96790000|3 באוגוסט 2022}}

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים|יישור=שמאל}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:קוסמוגוניה]]
[[קטגוריה:קוסמולוגיה]]
[[קטגוריה:אסטרופיזיקה]]
[[קטגוריה:תאוריות מדעיות]]