Så lenge det er menneskeheten, så mye, og det prøver å forstå universets struktur. Ja, mange sier at dette er "unyttig oppstyr", vi vet egentlig ikke noe, og vi vil ikke lære noe i de kommende generasjonene, og kanskje til og med før slutten på den menneskelige sivilisasjonen. Vel, kanskje de har rett, men la oss spekulere i …
Big Bang-teorien har blitt nesten like mye en allment akseptert kosmologisk modell som jordens rotasjon rundt solen. Ifølge teorien førte spontane svingninger i absolutt tomhet for rundt 14 milliarder år siden til universets fremvekst. Noe på størrelse med en subatomær partikkel utvidet til ufattelige størrelser i løpet av et brutt sekund. Men i denne teorien er det mange problemer som fysikere kjemper om, og legger frem flere og flere nye hypoteser.
Så hva er galt med Big Bang-teorien?
Hva er galt med Big Bang-teorien
1. FRA TEORIEN følger det at alle planetene og stjernene ble dannet av støv spredt over rommet som et resultat av en eksplosjon. Men hva som gikk foran det er uklart: her slutter vår matematiske modell av romtid å virke. Universet oppsto fra en opprinnelig entallstilstand som moderne fysikk ikke kan brukes på. Teorien tar heller ikke hensyn til årsakene til singularitet eller materie og energi for dens forekomst. Det antas at svaret på spørsmålet om eksistensen og opprinnelsen til den opprinnelige singulariteten vil bli gitt av teorien om kvantegravitasjon.
Kampanjevideo:
2. MEST KOSMOLOGISKE MODELLER FORUTSIER at hele universet er mye større enn den observerbare delen - et sfærisk område med en diameter på omtrent 90 milliarder lysår. Vi ser bare den delen av universet, hvor lyset klarte å nå jorden på 13,8 milliarder år. Men teleskoper blir bedre, vi oppdager stadig flere fjerne objekter, og så langt er det ingen grunn til å tro at denne prosessen vil stoppe.
3. FRA ØYEBLIKKET FOR DEN STORE EKSPLOSJONEN UTVIDES DEN UNIVERSE MED FORSKYTNING. Det vanskeligste mysteriet med moderne fysikk er spørsmålet om hva som forårsaker akselerasjon. I følge en arbeidshypotese inneholder universet en usynlig komponent som kalles "mørk energi." Big Bang-teorien forklarer ikke om universet vil utvide seg på ubestemt tid, og i så fall hvor det vil føre - til dets forsvinning eller noe annet.
4. Selv om NEWTONS MEKANIK UTSTÅENDE AV RELATIVISTISK FYSIK, kan den ikke kalles feil. Oppfatningen av verden og modellene for å beskrive universet har imidlertid endret seg fullstendig. Big Bang Theory spådde en rekke ting som ikke var kjent før. Dermed, hvis en annen teori kommer i stedet, bør den være lik og utvide forståelsen av verden.
Vi vil fokusere på de mest interessante teoriene som beskriver alternative Big Bang-modeller.
Universet er som et speilbilde av et svart hull
Universet stammer fra sammenbruddet av en stjerne i et firedimensjonalt univers, sier forskere fra Perimeter Institute for Theoretical Physics. Resultatene av forskningen deres ble publisert i Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann og Razi Purhasan sier at vårt tredimensjonale univers ble en slags "holografisk mirage" da en firedimensjonal stjerne kollapset. I motsetning til Big Bang-teorien, ifølge hvilken universet oppsto fra ekstremt varm og tett romtid, der fysiske standardlover ikke gjelder, forklarer den nye hypotesen om det firedimensjonale universet både årsakene til opprinnelsen og dets raske utvidelse
I følge scenariet formulert av Afshordi og hans kolleger er vårt tredimensjonale univers en slags membran som flyter gjennom et enda mer voluminøst univers som allerede eksisterer i fire dimensjoner. Hvis egne fire-dimensjonale stjerner eksisterte i dette firedimensjonale rommet, ville de også eksplodere, akkurat som tredimensjonale i vårt univers. Det indre laget ville bli et svart hull, og det ytre laget ville bli kastet ut i rommet.
I vårt univers er svarte hull omgitt av en sfære som kalles begivenhetshorisonten. Og hvis denne grensen i et tredimensjonalt rom er todimensjonal (som en membran), vil begivenhetshorisonten i det firedimensjonale universet være begrenset av en sfære som eksisterer i tre dimensjoner. Datasimuleringer av sammenbruddet til en firedimensjonal stjerne har vist at dens tredimensjonale begivenhetshorisont gradvis vil utvides. Dette er det vi observerer, og kaller veksten av 3D-membranen for utvidelse av universet, mener astrofysikere.
Stor fryse
Et alternativ til Big Bang kan være Big Freeze. Et team av fysikere fra University of Melbourne, ledet av James Kvatch, presenterte en modell av universets fødsel, som ser mer ut som en gradvis prosess med å fryse amorf energi enn dens sprut og utvidelse i tre romretninger.
Formløs energi, ifølge forskere, som vann, avkjølt til krystallisering, og skaper de vanlige tre romlige og engangsdimensjonene.
The Big Freeze Theory setter tvil om Albert Einsteins for tiden aksepterte uttalelse om kontinuitet og glatthet i rom og tid. Det er mulig at rommet har sine bestanddeler - udelelige byggesteiner som små atomer eller piksler i datagrafikk. Disse blokkene er så små at de ikke kan observeres, men i følge den nye teorien kan det oppdages feil som skulle bryte strømmen av andre partikler. Forskere har beregnet slike effekter ved hjelp av et matematisk apparat, og nå vil de prøve å oppdage dem eksperimentelt.
Et univers uten begynnelse eller slutt
Ahmed Farag Ali fra Benha University i Egypt og Sauria Das fra Lethbridge University i Canada har foreslått en ny løsning på singularitetsproblemet ved å kaste Big Bang. De introduserte ideene til den berømte fysikeren David Bohm i Friedman-ligningen som beskriver utvidelsen av universet og Big Bang. "Det er utrolig at små endringer potensielt kan løse så mange problemer," sier Das.
Den resulterende modellen kombinerer generell relativitetsteori og kvanteteori. Det benekter ikke bare singulariteten som gikk foran Big Bang, men tillater heller ikke at universet trekker seg tilbake til sin opprinnelige tilstand over tid. I følge oppnådde data har universet en endelig størrelse og en uendelig levetid. I fysiske termer beskriver modellen universet fylt med en hypotetisk kvantevæske, som består av gravitoner - partikler som gir gravitasjonsinteraksjon.
Forskerne hevder også at deres funn stemmer overens med de siste målingene av tettheten i universet.
Uendelig kaotisk inflasjon
Uttrykket "inflasjon" refererer til den raske utvidelsen av universet, som fant sted eksponentielt i de første øyeblikkene etter Big Bang. I seg selv tilbakeviser ikke inflasjonsteorien teorien om Big Bang, men tolker den bare annerledes. Denne teorien løser flere grunnleggende problemer i fysikk.
I følge inflasjonsmodellen utvidet universet kort tid etter oppstarten eksponentielt i veldig kort tid: størrelsen doblet seg mange ganger. Forskere mener at i løpet av 10 til -36 grader sekunder har universet økt i størrelse med minst 10 til 30-50 grader, og muligens mer. På slutten av inflasjonsfasen ble universet fylt med et superhot plasma av gratis kvarker, gluoner, leptoner og kvelden med høy energi.
Konseptet innebærer at det er mange isolerte universer i verden med forskjellige enheter.
Fysikere har kommet til den konklusjonen at logikken til den inflasjonære modellen ikke er i strid med ideen om konstant flerfødsel av nye universer. Kvantesvingninger - de samme som de som ga opphav til vår verden - kan forekomme i alle mengder, forutsatt at forholdene er riktige. Det er ganske mulig at universet vårt kom fra svingningssonen som ble dannet i forgjengeren. Det er også mulig å anta at en eller annen gang i vårt univers vil det dannes en svingning som vil "blåse ut" et ungt univers av en helt annen type. I denne modellen kan barneuniversene kontinuerlig smitte av. Dessuten er det slett ikke nødvendig at de samme fysiske lovene etableres i de nye verdenene. Konseptet innebærer at det er mange isolerte universer i verden med forskjellige enheter.
Syklisk teori
Paul Steinhardt, en av fysikerne som la grunnlaget for inflasjonskosmologi, bestemte seg for å utvikle denne teorien videre. Vitenskapsmannen som leder Center for Theoretical Physics i Princeton, sammen med Neil Turok fra Perimeter Institute for Theoretical Physics, la ut en alternativ teori i boken Endless Universe: Beyond the Big Bang. Modellen deres er basert på en generalisering av kvante-superstrengsteori kjent som M-teori. Ifølge henne har den fysiske verden 11 dimensjoner - ti romlige og en tidsmessig. Mellomrom med lavere dimensjoner "flyter" i den, de såkalte branene (forkortelse for "membran"). Universet vårt er bare en slik bran.
Steinhardt og Turok-modellen hevder at Big Bang skjedde som et resultat av kollisjonen mellom vår bran og en annen brane - et ukjent univers. I dette scenariet forekommer kollisjonene uendelig. I følge hypotesen til Steinhardt og Turok, "flyter" en annen tredimensjonal bran ved siden av branen vår, atskilt med en liten avstand. Den utvides, flater og tømmes også, men etter en billion år vil branene begynne å konvergere og til slutt kollidere. Dette vil frigjøre en enorm mengde energi, partikler og stråling. Denne katastrofen vil starte en ny syklus med utvidelse og avkjøling av universet. Det følger av Steinhardt og Turok-modellen at disse syklusene var tidligere og vil gjenta i fremtiden. Hvordan disse syklusene begynte, er teorien stille.
Universet er som en datamaskin
En annen hypotese om strukturen i universet sier at hele vår verden ikke er mer enn en matrise eller et dataprogram. Ideen om at universet er en digital datamaskin ble først pionert av den tyske ingeniøren og datapioneren Konrad Zuse i sin bok Calculating Space. Blant de som også så på universet som en gigantisk datamaskin, er fysikerne Stephen Wolfram og Gerard 't Hooft.
Digital fysikkteoretikere antar at universet i det vesentlige er informasjon og derfor kan beregnes. Fra disse antagelsene følger det at universet kan sees på som et resultat av et dataprogram eller en digital databehandlingsenhet. Denne datamaskinen kan for eksempel være en gigantisk mobilautomat eller en universell Turing-maskin.
Usikkerhetsprinsippet i kvantemekanikken kalles et indirekte bevis på universets virtuelle natur.
I følge teorien kommer alle objekter og hendelser i den fysiske verden fra å stille spørsmål og registrere svarene "ja" eller "nei". Det vil si at bak alt som omgir oss, er en viss kode skjult, lik den binære koden til et dataprogram. Og vi er et slags grensesnitt der tilgang til dataene til det "universelle Internett" vises. Usikkerhetsprinsippet i kvantemekanikken kalles et indirekte bevis på universets virtuelle natur: materiepartikler kan eksistere i en ustabil form, og blir "fikset" i en bestemt tilstand bare når de observerer dem.
Den digitale fysikkfølgeren John Archibald Wheeler skrev:”Det ville ikke være urimelig å forestille seg at informasjon er i kjernen av fysikk så vel som i kjernen av en datamaskin. Alt fra litt. Med andre ord, alt som eksisterer - hver partikkel, hvert kraftfelt, til og med romtidskontinuum i seg selv - får sin funksjon, sin betydning og til slutt selve dens eksistens.
Tekstforfatter Artyom Luchko
