Amíg van emberiség, annyi és megpróbálja megérteni az univerzum szerkezetét. Igen, sokan azt mondják, hogy ez "haszontalan felhajtás", valójában nem tudunk semmit, és semmit sem fogunk megtudni az elkövetkező generációkban, és talán még az emberi civilizáció végéig sem. Nos, talán igazuk van, de gondolkozzunk …
Az ősrobbanás elmélete szinte ugyanolyan általánosan elfogadott kozmológiai modell lett, mint a Föld forgása a Nap körül. Az elmélet szerint körülbelül 14 milliárd évvel ezelőtt az abszolút ürességben történő spontán rezgések az univerzum megjelenéséhez vezettek. Valami akkora, mint egy szubatomi részecske, másodperc töredéke alatt elképzelhetetlen méretűvé bővült. De ebben az elméletben sok olyan probléma merül fel, amelyekkel a fizikusok küzdenek, és újabb és újabb hipotéziseket vetnek fel.
Tehát mi a baj az Big Bang elmélettel?
Mi a baj az ősrobbanás elmélettel
1. ELMÉLETBŐL következik, hogy az összes bolygó és csillag az űrben szétszórt porból keletkezett egy robbanás következtében. De mi előzte meg, nem világos: itt a tér-idő matematikai modellünk nem működik. Az univerzum egy kezdeti szinguláris állapotból keletkezett, amelyre a modern fizika nem alkalmazható. Az elmélet szintén nem veszi figyelembe a szingularitás okait, illetve az anyag és az energia annak előfordulását. Úgy gondolják, hogy a kezdeti szingularitás létezésének és eredetének kérdésére a választ a kvantumgravitáció elmélete adja.
Promóciós videó:
2. A KOSZMOLÓGIAI MODELLEK TÖBBJE BEMUTATJÁK, hogy az egész világegyetem sokkal nagyobb, mint a megfigyelhető rész - egy gömb alakú régió, amelynek átmérője körülbelül 90 milliárd fényév. Az Univerzumnak csak azt a részét látjuk, amelynek fényéből 13,8 milliárd év alatt sikerült elérni a Földet. De a teleszkópok egyre jobbak, egyre távolabbi tárgyakat észlelünk, és egyelőre nincs ok azt hinni, hogy ez a folyamat leáll.
3. A NAGY ROBBANÁS PILLANATÁTÓL AZ UNIVERZUM BŐVEBBEN TÁVOLUL. A modern fizika legnehezebb rejtélye az a kérdés, hogy mi okozza a gyorsulást. Egy működő hipotézis szerint az univerzum egy láthatatlan összetevőt tartalmaz, az úgynevezett "sötét energiát". Az ősrobbanás elmélete nem magyarázza meg, hogy az univerzum korlátlanul terjeszkedik-e, és ha igen, akkor hova vezet - eltűnéséhez vagy valami máshoz.
4. MINDIG NEWTON MECHANIKÁJÁNAK A RELATIVISTA FIZIKÁJÁNAK MEGÉRTÉSE, nem nevezhető hibásnak. A világ felfogása és a mindenség leírására szolgáló modellek azonban teljesen megváltoztak. Az ősrobbanás elmélete számos olyan dolgot jósolt meg, amely korábban nem volt ismert. Így ha egy másik elmélet kerül a helyére, akkor hasonlónak kell lennie, és bővítenie kell a világ megértését.
Az alternatív Big Bang modelleket leíró legérdekesebb elméletekre fogunk összpontosítani.
Az univerzum olyan, mint egy fekete lyuk délibábja
Az univerzum egy csillag összeomlásából fakadt egy négydimenziós univerzumban - állítják a Perimeter Elméleti Fizikai Intézet tudósai. Kutatásaik eredményeit a Scientific American publikálta. Nyayesh Afshordi, Robert Mann és Razi Purhasan szerint háromdimenziós univerzumunk egyfajta "holografikus délibáb" lett, amikor egy négydimenziós csillag összeomlott. Ellentétben az ősrobbanás elmélettel, miszerint az univerzum rendkívül forró és sűrű téridőből származik, ahol a fizika szokásos törvényei nem érvényesek, a négydimenziós univerzum új hipotézise mind a keletkezésének okait, mind a gyors terjeszkedését megmagyarázza.
Afshordi és munkatársai által megfogalmazott forgatókönyv szerint háromdimenziós univerzumunk egyfajta membrán, amely egy még terjedelmesebb univerzumban lebeg, amely már négy dimenzióban létezik. Ha a saját négydimenziós csillagai léteznének ebben a négydimenziós térben, akkor ők is felrobbannának, akárcsak a háromdimenziósak az Univerzumunkban. A belső réteg fekete lyukká válik, a külső réteget pedig az űrbe dobják.
Univerzumunkban a fekete lyukakat az eseményhorizontnak nevezett gömb veszi körül. És ha a háromdimenziós térben ez a határ kétdimenziós (mint egy membrán), akkor a négydimenziós univerzumban az eseményhorizontot egy három dimenzióban létező gömb korlátozza. A négydimenziós csillag összeomlásának számítógépes szimulációi azt mutatták, hogy háromdimenziós eseményhorizontja fokozatosan bővülni fog. Ez az, amit megfigyelünk, a 3D membrán növekedését az Univerzum tágulásának nevezzük - vélik az asztrofizikusok.
Nagy fagy
A Big Bang alternatívája lehet a Big Freeze. James Kvatch vezetésével a melbourne-i egyetem fizikusainak egy csoportja mutatta be az univerzum születésének modelljét, amely inkább az amorf energia fagyasztásának fokozatos folyamatának tűnik, mint a tér három irányú fröccsenésének és tágulásának.
A tudósok szerint a formátlan energia, mint a kristályosodásra hűtött víz, megteremti a szokásos három térbeli és egy időbeli dimenziót.
A Big Freeze Theory kétségbe vonja Albert Einstein jelenleg elfogadott kijelentését a tér és az idő folytonosságáról és simaságáról. Lehetséges, hogy az űrnek vannak részei - oszthatatlan építőelemek, mint apró atomok vagy pixelek a számítógépes grafikában. Ezek a blokkok olyan kicsiek, hogy nem figyelhetők meg, azonban az új elmélet alapján olyan hibák fedezhetők fel, amelyeknek törniük kell a többi részecske áramlását. A tudósok matematikai készülék segítségével számolták ki az effektusokat, és most kísérletileg megpróbálják felderíteni őket.
Univerzum kezdet vagy vég nélkül
Ahmed Farag Ali, az egyiptomi Benha Egyetem és Sauria Das, a kanadai Lethbridge Egyetem új megoldást javasolt a szingularitás problémájára, elhagyva az Ősrobbanást. Bevezették a híres fizikus, David Bohm ötleteit a Friedman-egyenletbe, amely leírja az univerzum tágulását és az Ősrobbanást. "Elképesztő, hogy a kis módosításokkal ennyi kérdés megoldható" - mondja Das.
Az így kapott modell ötvözte az általános relativitáselméletet és a kvantumelméletet. Nemcsak tagadja az ősrobbanást megelőző szingularitást, de nem is engedi, hogy az univerzum idővel visszaszerződjön eredeti állapotába. A kapott adatok szerint az univerzumnak véges mérete és végtelen élettartama van. Fizikai értelemben a modell egy hipotetikus kvantumfolyadékkal töltött Univerzumot ír le, amely gravitonokból - gravitációs kölcsönhatást biztosító részecskékből áll.
A tudósok azt is állítják, hogy eredményeik összhangban vannak a világegyetem sűrűségének legújabb méréseivel.
Végtelen kaotikus infláció
Az "infláció" kifejezés az univerzum gyors terjeszkedésére utal, amely az ősrobbanás utáni első pillanatokban exponenciálisan következett be. Az infláció elmélete önmagában nem cáfolja az Ősrobbanás elméletét, csak másként értelmezi. Ez az elmélet számos alapvető problémát old meg a fizikában.
Az inflációs modell szerint röviddel megalakulása után az Univerzum nagyon rövid ideig exponenciálisan tágult: mérete sokszorosára nőtt. A tudósok úgy vélik, hogy 10–36 fokos másodpercek alatt az Univerzum mérete legalább 10–30–50 fokkal, esetleg még nagyobbra nőtt. Az inflációs szakasz végén az Univerzum tele volt szabad kvarkok, gluonok, leptonok és nagy energiájú kvantumok szuperhős plazmájával.
A koncepció azt sugallja, hogy a világon sok elszigetelt univerzum van, különböző eszközökkel.
A fizikusok arra a következtetésre jutottak, hogy az inflációs modell logikája nem mond ellent az új univerzumok állandó többszörös születésének gondolatának. A kvantumingadozások - ugyanolyanok, mint amelyek világunk létrejöttét jelentik - bármilyen mennyiségben előfordulhatnak, feltéve, hogy a feltételek megfelelőek. Nagyon is lehetséges, hogy univerzumunk az elődvilágban kialakult ingadozási zónából került ki. Feltételezhető az is, hogy valamikor és valahol az Univerzumunkban ingadozás alakul ki, amely egy teljesen másfajta fiatal univerzumot "fúj ki". Ebben a modellben a gyermekuniverzumok folyamatosan kiborulhatnak. Sőt, egyáltalán nem szükséges, hogy ugyanazok a fizikai törvények létrejöjjenek az új világokban. A koncepció azt sugallja, hogy a világon sok elszigetelt univerzum van, különböző eszközökkel.
Ciklikus elmélet
Paul Steinhardt, az inflációs kozmológia alapjait lefektető fizikusok egyike úgy döntött, hogy továbbfejleszti ezt az elméletet. A Princeton-i Elméleti Fizikai Központot vezető tudós és Neil Turok, az Elméleti Fizikai Perimeter Intézet alternatív elméletet fejtett ki az Endless Universe: Beyond the Big Bang ("Infinite Universe: Beyond the Big Bang") könyvben. Modelljük az M-elmélet néven ismert kvantum szuperhúr-elmélet általánosításán alapul. Szerinte a fizikai világnak 11 dimenziója van - tíz térbeli és egy időbeli. Alsó dimenziójú terek "úsznak" benne, az úgynevezett branes (röviden a "membrán"). Univerzumunk csak egy ilyen brane.
A Steinhardt és Turok modell azt állítja, hogy az Ősrobbanás korpánk ütközésének eredményeként jött létre egy másik koronggal - egy ismeretlen univerzummal. Ebben a forgatókönyvben az ütközések végtelenül bekövetkeznek. Steinhardt és Turok hipotézise szerint egy újabb háromdimenziós korpa "lebeg" a bránunk mellett, apró távolság választja el egymástól. Tágul, laposodik és kiürül, de billió év múlva a korbácsok egymáshoz közelednek és végül ütköznek. Ez hatalmas mennyiségű energiát, részecskéket és sugárzást szabadít fel. Ez a kataklizma az Univerzum újabb terjeszkedési és lehűlési ciklusát indítja el. A Steinhardt és Turok modellből következik, hogy ezek a ciklusok a múltban voltak, és minden bizonnyal megismétlődnek a jövőben is. Hogyan kezdődtek ezek a ciklusok, az elmélet hallgat.
Az univerzum olyan, mint egy számítógép
Egy másik hipotézis az univerzum szerkezetéről azt mondja, hogy az egész világunk nem más, mint egy mátrix vagy egy számítógépes program. Az az elképzelés, miszerint a világegyetem digitális számítógép, Konrad Zuse német mérnök és számítógéppioneer úttörője volt az Űr számítása című könyvében. Azok között, akik óriási számítógépként tekintenek az univerzumra, vannak Stephen Wolfram és Gerard 't Hooft fizikusok is.
A digitális fizika teoretikusai azt feltételezik, hogy az univerzum lényegében információ, és ezért kiszámítható. Ezekből a feltételezésekből következik, hogy az univerzum egy számítógépes program vagy digitális számítástechnikai eszköz eredményeként tekinthető meg. Ez a számítógép lehet például egy óriás cellás automata vagy egy univerzális Turing-gép.
A kvantummechanika bizonytalansági elvét az univerzum virtuális természetének közvetett bizonyítékának nevezzük.
Az elmélet szerint a fizikai világ minden tárgya és eseménye abból származik, hogy kérdéseket tesznek fel és "igen" vagy "nem" válaszokat regisztrálnak. Vagyis minden mögött, ami körülvesz minket, egy bizonyos kód rejtőzik, hasonlóan a számítógépes program bináris kódjához. És mi egyfajta felület vagyunk, amelyen keresztül megjelenik az "egyetemes internet" adataihoz való hozzáférés. A kvantummechanikában a bizonytalanság elvét az Univerzum virtuális természetének közvetett bizonyítékának nevezzük: az anyagrészecskék instabil formában létezhetnek, és csak megfigyelésükkor "rögzülnek" egy adott állapotban.
A digitális fizika követője, John Archibald Wheeler a következőket írta: „Nem lenne ésszerű elképzelni, hogy az információk a fizika és a számítógép középpontjában vannak. Minden egy kicsit. Más szavakkal, minden létező - minden részecske, minden erőtér, még maga a tér-idő kontinuum is - megkapja a funkcióját, értelmét és végső soron a létét."
Dalszövegíró Artyom Luchko