Megpróbálva megérteni, hogy mi az univerzum természete, hogyan keletkezett és mi vár rá a jövőben, a tudósok néha szokatlan hipotéziseket és modelleket építenek fel, például a Big Bounce elméletet.
A világegyetem robbanással kezdődött, vagy visszapattanással, vagy valami mással? Eredetünk kérdése a fizika egyik legsúlyosabb problémája, csak néhány válasz és sok spekuláció. A legnépszerűbb és általánosan elfogadott elmélet manapság a kozmikus infláció, amely szerint az ősrobbanást követő másodperc első néhány részében az egész téridő hihetetlenül gyors terjeszkedési időszakon ment keresztül. Vannak azonban más versengő ötletek is. Például az Univerzum ciklikus modellje szerint tér-időnket megelőzte egy másik, amely túlélte a Nagy Tömörítést, majd újra felrobbant - ma megfigyelhetjük. Ezen felül létezik a ciklikus mintázatból következő Big Bounce elmélet.
Az inflációs modellnek sok rajongója van, mivel az általa feltételezett gyors terjeszkedés megmagyarázza az univerzum számos tulajdonságát, például azt, hogy miért tűnik viszonylag laposnak (nem pedig íveltnek, ha nagy léptékről beszélünk) és minden irányban egységesen (mindenhol a térben, mindenben) az anyag irányai közel azonosak). Mindkét feltétel akkor alakul ki, amikor a tér egymástól távol eső területei kezdetben nagyon közel helyezkedtek el. Úgy tűnik azonban, hogy az elmélet legújabb verziói azt sugallják - vagy akár követelik is -, hogy az infláció nemcsak univerzumunkat hozta létre, hanem az univerzumok végtelen táját, amelyen minden lehetséges univerzumtípus kialakult, minden fizikai törvény és tulajdonság együttesével. Néhány tudósnak tetszik ez a feltételezés,mivel univerzumunk létét véletlenszerűnek tűnő, de ideálisan hangolt feltételekkel magyarázhatja az élet létezésére. Ha egy ilyen tájon minden elképzelhető és elképzelhetetlen tértípus létezik, akkor nem meglepő, hogy a miénk is közöttük van. Ugyanakkor más fizikusok visszataszítónak tartják a multiverzum gondolatát, részben azért, mert ha egy elmélet megjósolja az összes lehetséges esemény bekövetkezését, akkor ez nem fogja egyedülállóan megjósolni univerzumunkat.ha egy elmélet megjósolja az összes lehetséges esemény bekövetkezését, akkor nem fogja egyedülállóan megjósolni univerzumunkat.ha egy elmélet megjósolja az összes lehetséges esemény bekövetkezését, akkor nem fogja egyedülállóan megjósolni univerzumunkat.
A Big Rebound elméletek szintén sík és egyenletesen kitöltött helyet jósolnak az összehúzódáskor jelentkező simító hatások miatt. A visszapattanó gondolat buktatója azonban már régóta a kontrakciótól a terjeszkedésig tartó átmenetnek tekinthető, amelyhez szükséges a gyűlölt "szingularitás" - az az idő, amikor az univerzum végtelen sűrűségű pont volt - gondolata, amelyet sokan matematikailag értelmetlen feltételezésnek tartanak, jelezve, hogy az elméleti vonat leszállt. sínek. A fizikusok újabban azt állítják, hogy olyan visszapattanó egyenleteket találtak, amelyek nem tartalmaznak szingularitásokat. 2016-ban Neil Turok és Steffen Giehlen közzétették számításaikat a Physical Review Letters cikkben. Ezután Turok a következőképpen kommentálta ezt a munkát:
„Megállapítottuk, hogy pontosan le tudjuk írni az univerzum kvantumfejlődését, és azt találtuk, hogy az univerzum simán áttér a szingularitáson keresztül a másik oldalra. Reméltünk benne, de korábban nem kaptunk ilyen eredményeket”.
Nagy ugráló animáció / Quanta Magazine.
Tehát sokan 2016-ot tartják a Nagy Visszapattanás születésének, bár maga a koncepció olyan tudósok munkáira vezethető vissza, mint például Willem de Sitter és Georgy Gamow. Az áttörés az elmélet fejlődésében két technikával járt, amelyeket Turok és Ghilen használt. Az első az volt, hogy a kvantumkozmológia még mindig hiányos elméletét - a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet keverékét - alkalmazták, ahelyett, hogy az univerzumot klasszikus általános elmélettel írták volna le. A második technika azt sugallta, hogy amikor az űr nagyon fiatal volt, az anyag úgy viselkedett, mint a fény - abban az értelemben, hogy a fizikai törvények, amelyek leírják, függetlenek a léptéktől. Például a fény hullámhosszától függetlenül ugyanúgy működik. Az anyag fizikája azonban általában eltér a kérdéses skálától függően. A modern modellek szerintKörülbelül az első 50 ezer évben az Univerzum tele volt sugárzással, és ma nem sok olyan hétköznapi anyag volt megfigyelhető, amelyet az űrben mindenhol megfigyelnének. A Big Rebound Univerzum legújabb modelljei azt mutatják, hogy korai szakaszában skálamentes volt.
Turok és Ghilen megállapította, hogy az ilyen körülmények között zsugorodó világegyetem soha nem kerül a tényleges szingularitás állapotába. Valójában ezen a ponton „alagutazik”, „átugrik” az előtte lévő állapotból az utána lévő állapotba. Bár ez eleinte trükknek tűnhet, a kvantummechanikában (kvantumalagút) bevált jelenség. Mivel a részecskék nem léteznek abszolút állapotokban, inkább valószínűségi felhők, ezért van egy kicsi, de valós lehetőség, hogy fizikai akadályokon keresztül "alagutakoznak", hogy elérhetetlen helyekre érjenek. Olyan, mintha falakon járnánk, csak mikroszkopikus szinten. Török megjegyzi, hogy a térben, időben és anyagban mutatkozó pontatlanságok azt jelzik, hogy lehetetlen pontosan megmondani, hogy az univerzum hol van egy adott pillanatban,amely lehetővé teszi a szingularitás áthaladását.
Promóciós videó:
2016-ban azonban Paul Steinhardt és Anna Ijas egy másik módszerrel dolgozott, hogy matematikailag bemutassa a visszapattanás lehetőségét. Speciális mezőt vezettek be az Univerzum modelljébe, amelyben a tömörítés kiterjedésbe mehet, mielőtt a tér elég kicsi lesz ahhoz, hogy a szingularitás állapotába kerüljön. Kutatásaik során az általános relativitáselmélet klasszikus elméletét használták. Más szavakkal, ezzel a munkával megmutatták, hogy a visszapattanás nemcsak a kvantummechanika, hanem a relativitáselmélet szempontjából is lehetséges.
A világegyetem eredetére és evolúciójára vonatkozó más hipotézisekhez hasonlóan a Big Bounce elmélet megkísérli feltárni, miért éppen az univerzum van, ahogyan azt megfigyeljük. A fizikusok által felépített modellek csak idealizált, abszolút sima univerzumokat képviselnek, amelyekben a sűrűségnek nincsenek olyan kis ingadozásai, amelyek csillagok, galaxisok és valós tér kialakulásához vezetnek. Tehát a tudósoknak még nem kellett kidolgozniuk a Big Bounce modelleket bonyolultabb rendszerekre.
Ha az Univerzum már egyszer "visszapattant", akkor logikus kérdés merül fel: megismétlődik-e? Bárhogy is legyen, nem minden visszapattanó elmélet feltételezi, hogy az összehúzódások és tágulások ciklusa végtelen lesz, amint azt az univerzum ciklikus modellje állítja. Például, még akkor is, ha Univerzumunk átesett egy ilyen visszapattanáson, még nincs utalás arra, hogy a következő tömörítésre megy. Sőt, a megfigyelések azt mutatják, hogy a sötét energia egyre inkább kiterjeszti a teret, és olyan galaxisokat visz el, amelyek nem gravitációsan kötődnek egymáshoz, egyre távolabb egymástól. A tudománynak nincs egyértelmű válasza arra a kérdésre, hogy mi vár ránk a jövőben. Ez azonban közvetlenül kapcsolódik az egész kezdetéhez.
Vladimir Guillen