Paikot na modelo ng Uniberso: ang pagkabulok ng bagay ay nangyayari nang walang hanggan

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Noong unang bahagi ng 2000s, dalawang physicist mula sa Princeton University ang nagmungkahi ng isang cosmological model, ayon sa kung saan ang Big Bang ay hindi isang natatanging kaganapan, ngunit ang spacetime ay umiral nang matagal bago ipinanganak ang uniberso.

Sa cyclical na modelo, ang uniberso ay dumadaan sa isang walang katapusang pag-iikot sa sarili. Noong 1930s, ipinasa ni Albert Einstein ang ideya na ang uniberso ay maaaring makaranas ng walang katapusang cycle ng big bangs at big compression. Ang pagpapalawak ng ating uniberso ay maaaring resulta ng pagbagsak ng antecedent universe. Sa loob ng balangkas ng modelong ito, masasabi nating ang Uniberso ay muling isinilang mula sa pagkamatay ng hinalinhan nito. Kung gayon, kung gayon ang Big Bang ay hindi isang bagay na kakaiba, ito ay isang maliit na pagsabog lamang sa isang walang katapusang bilang ng iba pa. Ang cyclic theory ay hindi kinakailangang palitan ang Big Bang theory; sa halip, sinusubukan nitong sagutin ang iba pang mga katanungan: halimbawa, ano ang nangyari bago ang Big Bang at bakit ang Big Bang ay humantong sa isang panahon ng mabilis na paglawak?

Ang isa sa mga bagong cyclical na modelo ng Uniberso ay iminungkahi nina Paul Steinhardt at Neil Turok noong 2001. Inilarawan ni Steinhardt ang modelong ito sa kanyang artikulo, na tinawag na The Cyclic Model of the Univers. Sa teorya ng string, ang isang lamad, o "brane," ay isang bagay na umiiral sa isang bilang ng mga dimensyon. Ayon kina Steinhardt at Turok, ang tatlong spatial na sukat na nakikita natin ay tumutugma sa mga branes na ito. Dalawang 3D brane ang maaaring umiral nang magkatulad, na pinaghihiwalay ng karagdagang, nakatagong dimensyon. Ang mga brane na ito - maaari silang ituring na mga metal plate - ay maaaring gumalaw sa dagdag na sukat na ito at magbanggaan sa isa't isa, na lumilikha ng Big Bang, at samakatuwid ay mga uniberso (tulad ng sa atin). Kapag sila ay nagbanggaan, ang mga kaganapan ay nagbubukas ayon sa karaniwang modelo ng Big Bang: ang mainit na bagay at radiation ay nilikha, ang mabilis na inflation ay nangyayari, at pagkatapos ang lahat ay lumalamig - at ang mga istruktura tulad ng mga kalawakan, bituin at planeta ay nabuo. Gayunpaman, pinagtatalunan nina Steinhardt at Turok na palaging may ilang interaksyon sa pagitan ng mga branes na ito, na tinatawag nilang inter-brane: pinagsasama-sama sila nito, na nagiging sanhi upang muling magkabanggaan at makagawa ng susunod na Big Bang.

Gayunpaman, hinahamon ng modelo ni Steinhardt at Turok ang ilan sa mga pagpapalagay ng modelong Big Bang. Halimbawa, ayon sa kanila, ang Big Bang ay hindi ang simula ng espasyo at oras, ngunit sa halip ay isang paglipat mula sa isang naunang yugto ng ebolusyon. Kung pinag-uusapan natin ang modelo ng Big Bang, sinabi nito na ang kaganapang ito ay minarkahan ang agarang simula ng espasyo at oras bilang ganoon. Bilang karagdagan, sa cycle na ito ng mga nagbabanggaan na branes, ang malakihang istraktura ng Uniberso ay dapat matukoy sa pamamagitan ng compression phase: iyon ay, ito ay nangyayari bago sila bumangga at ang susunod na Big Bang ay nangyayari. Ayon sa teorya ng Big Bang, ang malakihang istraktura ng uniberso ay tinutukoy ng isang panahon ng mabilis na paglawak (inflation), na naganap sa ilang sandali pagkatapos ng pagsabog. Bukod dito, hindi hinuhulaan ng modelong Big Bang kung gaano katagal iiral ang uniberso, at sa modelong Steinhardt ang tagal ng bawat cycle ay halos isang trilyong taon.

Ang magandang bagay tungkol sa paikot na modelo ng Uniberso ay, hindi katulad ng modelo ng Big Bang, maaari nitong ipaliwanag ang tinatawag na cosmological constant. Ang magnitude ng pare-parehong ito ay direktang nauugnay sa pinabilis na pagpapalawak ng Uniberso: ipinapaliwanag nito kung bakit napakabilis na lumalawak ang espasyo. Ayon sa mga obserbasyon, ang halaga ng cosmological constant ay napakaliit. Hanggang kamakailan lamang, pinaniniwalaan na ang halaga nito ay 120 order ng magnitude na mas mababa kaysa sa hinulaang ng karaniwang teorya ng Big Bang. Ang pagkakaibang ito sa pagitan ng obserbasyon at teorya ay matagal nang isa sa pinakamalaking problema sa modernong kosmolohiya. Gayunpaman, hindi pa katagal, ang mga bagong data ay nakuha sa pagpapalawak ng Uniberso, ayon sa kung saan ito ay lumalawak nang mas mabilis kaysa sa naunang naisip. Ito ay nananatiling maghintay para sa mga bagong obserbasyon at kumpirmasyon (o pagtanggi) ng data na nakuha na.

Si Steven Weinberg, 1979 Nobel laureate, ay sumusubok na ipaliwanag ang pagkakaiba sa pagitan ng pagmamasid at paghula ng isang modelo gamit ang tinatawag na anthropic na prinsipyo. Ayon sa kanya, ang halaga ng cosmological constant ay random at naiiba sa iba't ibang bahagi ng Uniberso. Hindi tayo dapat magulat na nakatira tayo sa isang pambihirang lugar kung saan nakikita natin ang isang maliit na halaga ng pare-parehong ito, dahil tanging ang halagang ito ay maaaring bumuo ng mga bituin, planeta at buhay. Ang ilang mga physicist, gayunpaman, ay hindi nasisiyahan sa paliwanag na ito dahil sa kakulangan ng katibayan na ang halagang ito ay naiiba sa ibang mga rehiyon sa nakikitang Uniberso.

Ang isang katulad na modelo ay binuo ng American physicist na si Larry Abbott noong 1980s. Gayunpaman, sa kanyang modelo, ang pagbaba sa cosmological constant sa mababang halaga ay napakatagal na ang lahat ng bagay sa Uniberso sa ganoong panahon ay magkakalat sa kalawakan, na iniiwan ito, sa katunayan, walang laman. Ayon sa paikot na modelo ng Uniberso ni Steinhardt at Turok, ang dahilan kung bakit napakaliit ng halaga ng cosmological constant ay sa simula ay napakalaki nito, ngunit sa paglipas ng panahon, sa bawat bagong cycle, bumababa ito. Sa madaling salita, sa bawat malaking pagsabog, ang dami ng matter at radiation sa Uniberso ay "zeroed", ngunit hindi ang cosmological constant. Sa maraming mga pag-ikot, bumaba ang halaga nito, at ngayon ay eksaktong sinusunod natin ang halagang ito (5, 98 x 10-10 J / m3).

Sa isang panayam, nagsalita si Neil Turok tungkol sa modelo nila ni Steinhardt ng cyclic universe tulad ng sumusunod:

"Nagmungkahi kami ng isang mekanismo kung saan ang superstring theory at M-theory (ang aming pinakamahusay na pinagsamang mga teorya ng quantum gravity) ay nagpapahintulot sa uniberso na dumaan sa Big Bang. Ngunit upang maunawaan kung ang aming palagay ay ganap na pare-pareho, kinakailangan ang karagdagang teoretikal na gawain."

Umaasa ang mga siyentipiko na sa pag-unlad ng teknolohiya, magkakaroon ng pagkakataong subukan ang teoryang ito kasama ng iba. Kaya, ayon sa standard cosmological model (ΛCDM), isang panahon na kilala bilang inflation ang sumunod sa ilang sandali pagkatapos ng Big Bang, na pumuno sa uniberso ng mga gravitational wave. Noong 2015, isang gravitational wave signal ang naitala, ang hugis nito ay kasabay ng hula ng General Relativity para sa pagsasama ng dalawang black hole (GW150914). Noong 2017, ang mga physicist na sina Kip Thorne, Rainer Weiss at Barry Barish ay ginawaran ng Nobel Prize para sa pagtuklas na ito. Kasunod din nito, ang mga gravitational wave ay naitala na nagmumula sa kaganapan ng pagsasama ng dalawang neutron star (GW170817). Gayunpaman, ang mga gravitational wave mula sa cosmic inflation ay hindi pa naitala. Bukod dito, napapansin nina Steinhardt at Turok na kung tama ang kanilang modelo, ang gayong mga gravitational wave ay magiging napakaliit para "matukoy."