Så længe der er menneskehed, så meget, og det forsøger at forstå universets struktur. Ja, mange siger, at dette er "ubrugeligt besvær", vi ved ikke rigtig noget, og vi vil ikke lære noget i de kommende generationer og måske endda inden afslutningen af den menneskelige civilisation. Nå, måske har de ret, men lad os spekulere i …
Big Bang-teorien er blevet næsten lige så meget en generelt accepteret kosmologisk model som Jordens rotation omkring Solen. Ifølge teorien førte spontane svingninger i absolut tomhed for omkring 14 milliarder år siden til universets fremkomst. Noget på størrelse med en subatomær partikel blev udvidet til utænkelige størrelser på et sekund. Men i denne teori er der mange problemer, som fysikere kæmper over, og fremfører flere og flere nye hypoteser.
Så hvad er der galt med Big Bang-teorien?
Hvad er der galt med Big Bang-teorien
1. FRA TEORIEN følger det, at alle planeterne og stjernerne blev dannet af støv spredt over rummet som et resultat af en eksplosion. Men hvad der gik forud for det, er uklart: her holder vores matematiske model af rumtid op med at virke. Universet opstod fra en indledende entalstilstand, som moderne fysik ikke kan anvendes på. Teorien overvejer heller ikke årsagerne til singularitet eller stof og energi for dens forekomst. Det antages, at svaret på spørgsmålet om eksistensen og oprindelsen af den oprindelige singularitet vil blive givet af teorien om kvantegravitation.
Salgsfremmende video:
2. DE MEST KOSMOLOGISKE MODELLER PRÆSENTERER, at hele universet er meget større end den observerbare del - et sfærisk område med en diameter på ca. 90 milliarder lysår. Vi ser kun den del af universet, hvorfra det lykkedes at nå jorden på 13,8 milliarder år. Men teleskoper bliver bedre, vi registrerer mere og mere fjerne objekter, og indtil videre er der ingen grund til at tro, at denne proces vil stoppe.
3. FRA MOMENTET FOR DEN STORE EKSPLOSION UDVIDER DEN UNIVERSE MED ACcelERATION. Det sværeste mysterium ved moderne fysik er spørgsmålet om, hvad der forårsager acceleration. Ifølge arbejdshypotesen indeholder universet en usynlig komponent kaldet "mørk energi." Big Bang-teorien forklarer ikke, om universet vil ekspandere på ubestemt tid, og i så fald hvad det vil føre til - til dets forsvinden eller noget andet.
4. Selv om NEWTONIAN MEKANIK UDSTÅENDE AF RELATIVISTISK FYSIK, kan den ikke kaldes fejlagtig. Opfattelsen af verden og modellerne til beskrivelse af universet har dog ændret sig fuldstændigt. Big Bang-teorien forudsagde en række ting, der ikke var kendt før. Således, hvis en anden teori kommer i stedet for, så skal den være ens og udvide forståelsen af verden.
Vi vil fokusere på de mest interessante teorier, der beskriver alternative Big Bang-modeller.
Universet er som en mirage af et sort hul
Universet stammer fra sammenbruddet af en stjerne i et fire-dimensionelt univers, siger forskere fra Perimeter Institute for Theoretical Physics. Resultaterne af deres forskning blev offentliggjort i Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann og Razi Purhasan siger, at vores tredimensionelle univers blev en slags "holografisk mirage", da en firedimensionel stjerne kollapsede. I modsætning til Big Bang-teorien, ifølge hvilken universet opstod fra ekstremt varmt og tæt rumtid, hvor fysiske standardlove ikke finder anvendelse, forklarer den nye hypotese om det fire-dimensionelle univers både årsagerne til oprindelsen og dets hurtige ekspansion
Ifølge scenariet formuleret af Afshordi og hans kolleger er vores tredimensionelle univers en slags membran, der flyder gennem et endnu mere voluminøst univers, der allerede findes i fire dimensioner. Hvis der i dette firedimensionelle rum var deres egne firedimensionelle stjerner, ville de også eksplodere ligesom de tredimensionelle i vores univers. Det indre lag ville blive et sort hul, og det ydre lag ville blive kastet ud i rummet.
I vores univers er sorte huller omgivet af en sfære kaldet begivenhedshorisonten. Og hvis denne grænse i et tredimensionelt rum er to-dimensionel (som en membran), så vil begivenhedshorisonten i det fire-dimensionelle univers være begrænset af en sfære, der findes i tre dimensioner. Computersimuleringer af sammenbruddet af en firedimensionel stjerne har vist, at dens tredimensionelle begivenhedshorisont gradvist vil udvides. Dette er hvad vi observerer og kalder væksten af 3D-membranen for udvidelsen af universet, mener astrofysikere.
Stor fryse
Et alternativ til Big Bang kan være Big Freeze. Et hold af fysikere fra University of Melbourne, ledet af James Kvatch, præsenterede en model for universets fødsel, der ligner mere en gradvis proces med frysning af amorf energi end dens stænk og ekspansion i tre retninger af rummet.
Formløs energi ifølge forskere, ligesom vand afkølet til krystallisering, hvilket skaber de sædvanlige tre rumlige og en tidsmæssige dimensioner.
The Big Freeze Theory rejser tvivl om Albert Einsteins aktuelt accepterede udsagn om kontinuitet og glathed i rum og tid. Det er muligt, at rummet har sine bestanddele - udelelige byggesten som små atomer eller pixels i computergrafik. Disse blokke er så små, at de ikke kan observeres, men ifølge den nye teori kan der detekteres defekter, der skulle bryde strømmen af andre partikler. Forskere har beregnet sådanne effekter ved hjælp af et matematisk apparat, og nu vil de forsøge at opdage dem eksperimentelt.
Et univers uden begyndelse eller slutning
Ahmed Farag Ali fra Benha University i Egypten og Sauria Das fra Lethbridge University i Canada har foreslået en ny løsning på singularitetsproblemet ved at opgive Big Bang. De introducerede ideerne fra den berømte fysiker David Bohm i Friedman-ligningen, der beskriver udvidelsen af universet og Big Bang.”Det er forbløffende, at små ændringsforslag potentielt kan løse så mange spørgsmål,” siger Das.
Den resulterende model kombinerer generel relativitet og kvanteteori. Det benægter ikke kun singulariteten, der gik forud for Big Bang, men tillader heller ikke universet at trække sig tilbage til sin oprindelige tilstand over tid. Ifølge de opnåede data har universet en endelig størrelse og en uendelig levetid. I fysiske termer beskriver modellen universet fyldt med en hypotetisk kvantevæske, der består af gravitoner - partikler, der giver tyngdekraftsinteraktion.
Forskerne hævder også, at deres fund er i overensstemmelse med de nyeste målinger af universets tæthed.
Uendelig kaotisk inflation
Udtrykket "inflation" henviser til den hurtige ekspansion af universet, der opstod eksponentielt i de første øjeblikke efter Big Bang. I sig selv afviser teorien om inflation ikke teorien om Big Bang, men fortolker den kun forskelligt. Denne teori løser flere grundlæggende problemer i fysik.
I henhold til inflationsmodellen udvidede universet kort efter dets oprettelse eksponentielt i meget kort tid: dens størrelse blev fordoblet mange gange. Forskere mener, at i løbet af 10 til -36 grader sekunder er universet steget i størrelse med mindst 10 til 30-50 grader og muligvis mere. I slutningen af inflationsfasen blev universet fyldt med et superhot plasma med frie kvarker, gluoner, leptoner og højenergikvantum.
Konceptet indebærer, at der er mange isolerede universer i verden med forskellige enheder.
Fysikere er kommet til den konklusion, at logikken i den inflationsmodel ikke modsiger ideen om konstant flerfødsel af nye universer. Kvantesvingninger - de samme som dem, der gav anledning til vores verden - kan forekomme i enhver mængde, forudsat at forholdene er rigtige. Det er meget muligt, at vores univers opstod fra udsvingsområdet dannet i forgængerens verden. Det er også muligt at antage, at der engang og et eller andet sted i vores univers vil dannes en udsving, der vil "sprænge" et ungt univers af en helt anden art. I denne model kan børneuniversene løbende springe ud. Desuden er det slet ikke nødvendigt, at de samme fysiske love etableres i de nye verdener. Konceptet indebærer, at der er mange isolerede universer i verden med forskellige enheder.
Cyklisk teori
Paul Steinhardt, en af de fysikere, der lagde grundlaget for inflationskosmologi, besluttede at udvikle denne teori yderligere. Forskeren, der leder Center for Teoretisk Fysik i Princeton, sammen med Neil Turok fra Perimeter Institute for Theoretical Physics, lagde en alternativ teori i bogen Endless Universe: Beyond the Big Bang ("Infinite Universe: Beyond the Big Bang"). Deres model er baseret på en generalisering af kvante superstrengsteori kendt som M-teori. Ifølge hende har den fysiske verden 11 dimensioner - ti rumlige og en tidsmæssig. Rum med lavere dimensioner "flyder" i den, de såkaldte braner (forkortelse for "membran"). Vores univers er bare en sådan bran.
Steinhardt og Turok-modellen hævder, at Big Bang opstod som et resultat af kollisionen mellem vores bran og en anden bran - et ukendt univers. I dette scenarie forekommer kollisionerne uendeligt. Ifølge hypotesen fra Steinhardt og Turok "flyder" en anden tredimensionel bran ved siden af vores bran, adskilt af en lille afstand. Det udvider sig også, flader og tømmes, men efter en billion år vil branerne begynde at konvergere og til sidst kollidere. Dette frigiver en enorm mængde energi, partikler og stråling. Denne katastrofe vil starte en ny cyklus med ekspansion og afkøling af universet. Det følger af Steinhardt og Turok-modellen, at disse cyklusser var i fortiden og helt sikkert vil gentages i fremtiden. Hvordan disse cyklusser begyndte, teorien er tavs.
Universet er som en computer
En anden hypotese om universets struktur siger, at hele vores verden kun er en matrix eller et computerprogram. Ideen om, at universet er en digital computer, blev banebrydende af den tyske ingeniør og computerpioner Konrad Zuse i sin bog Beregner plads. Blandt dem, der også betragter universet som en kæmpe computer, er fysikerne Stephen Wolfram og Gerard 't Hooft.
Digitalfysiksteoretikere antager, at universet i det væsentlige er information og derfor kan beregnes. Af disse antagelser følger det, at universet kan ses som et resultat af et computerprogram eller digital computerenhed. Denne computer kan for eksempel være en kæmpe cellulær automat eller en universel Turing-maskine.
Usikkerhedsprincippet i kvantemekanik kaldes et indirekte bevis for universets virtuelle natur.
Ifølge teorien kommer ethvert objekt og begivenhed i den fysiske verden fra at stille spørgsmål og registrere svar "ja" eller "nej". Det vil sige, bag alt, der omgiver os, er en bestemt kode skjult, svarende til den binære kode i et computerprogram. Og vi er en slags grænseflade, hvorigennem adgang til dataene på det "universelle internet" vises. Usikkerhedsprincippet i kvantemekanik kaldes et indirekte bevis på universets virtuelle natur: stofpartikler kan eksistere i en ustabil form og er "fikset" i en bestemt tilstand kun når de observerer dem.
Den digitale fysik-tilhænger John Archibald Wheeler skrev:”Det ville ikke være urimeligt at forestille sig, at information er i kernen i fysik såvel som i kernen i en computer. Alt fra lidt. Med andre ord, alt, hvad der eksisterer - hver partikel, hvert kraftfelt, selv rumtidskontinuum i sig selv - modtager sin funktion, dets betydning og i sidste ende selve dens eksistens."
Tekstforfatter Artem Luchko