Har universet eksistert for alltid? Hvis så, kanskje det er blitt hoppende frem og tilbake i en uendelig syklus av big bangs som all materie bobler ut av en singularitet, etterfulgt av stor crunches, der alt blir svelget opp igjen for å danne det tett utgangspunkt universet er født på nytt. Og syklusen fortsetter over og over og over.,

math av disse teoriene, men har aldri virkelig jobbet ut på en måte som kan fortelle oss om vår universet er syklisk eller har en begynnelse og en slutt. Men nylig, et team av teoretikere har brukt krefter på såkalte streng teori til å løse noen grunnleggende gåter av det tidlige univers. Resultatet kan gi oss den teoretiske trykk som trengs for å bygge et univers fra bunnen av, og dermed gi sin støtte til en gjentakende universet.,

i Slekt: Fra Big Bang til stede: øyeblikksbilder av vårt univers gjennom tid

Male bildet

Hvis du ønsker å bygge din egen private teoretisk modell av universet, vær min gjest. Ingen vil noen gang stoppe deg fra å lage din egen kosmologi. Men hvis du ønsker å spille spillet av universet, har du til å spille etter reglene. Det betyr at uansett hva din modell av kosmos inneholder, må du konfrontere noen kalde, harde observasjon bevis.,

For eksempel, vi vet at vi lever i et ekspanderende univers, der galakser og stjerner flyr vekk fra oss på en stadig økende hastighet. Forskerne kan fortelle at ved å bruke forskjellige teknikker for å beregne hvor fort galakser på forskjellige avstander fra oss er i bevegelse bort. Vi har også bilder av baby universe, når det bare var 380,000 år gamle (og jeg egentlig ikke bety «baby», som universet er for tiden med 13,8 milliarder år gammel).,

Innenfor barnet bildet, kan vi se interessante mønstre — små klatter og flekker som avslører eksistensen av svak temperatur og trykk forskjeller i det unge univers.

Vi er i stand til å forklare alle disse observasjoner (og mer) med det som kalles Big Bang-kosmologien, pluss en ekstra ide kjent som inflasjon, som er en prosess som vi tror skjedde da universet var mindre enn et sekund gamle., I løpet av denne prosessen (som i seg selv varte for teensiest snev av et sekund), universet ble mye, mye større, og tar quantum forskjeller og å gjøre dem større i prosessen. Disse forskjellene til slutt vokste, så litt tettere patcher hadde litt sterkere tyngdekraft, noe som gjør dem større. Over tid, disse forskjellene ble store nok til å forlaget selv som klatter i baby bilde av universet (og milliarder av år senere, ting som stjerner og galakser, men det er en egen historie).,

Kongen av tidlige universet

Lei av Big Bang-Teorien og ønsker din egen versjon av kosmologi? Det er fint, men du må forklare ting som utvidelsen av universet og klatter i baby bilde av kosmos. Med andre ord, har du å gjøre en bedre jobb på å forklare universet enn inflasjonen.

Dette virker enkelt, men er det ikke., Trykk, tetthet og temperatur forskjeller i universets tidlige årene har bedeviled mange alternative kosmologier, inkludert en av de mest populære la oss gå-større-enn-the-big-bang ideer, kjent som (er du klar for dette), Ekpyrotic universet. Ordet ekpyrotic kommer fra gresk ord for «brann», som henviser til en gammel filosofisk idé av en stadig gjentakende universet.

I Ekpyrotic scenario, universet … stadig gjentar., Under det perspektivet, er vi for tiden i en «smell» fase, som til slutt vil (liksom) bremse, stoppe, snu, og knase tilbake ned til ekstremt høye temperaturer og trykk. Da vil universet (liksom) sprette tilbake og re-antent i et nytt big bang fase.

problemet er, det er vanskelig å gjenskape flekker og klatter i baby bilde av universet i en Ekpyrotic universet., Når vi forsøker å sette sammen noen vage fysikk for å forklare crunch-sprett-bang syklus (og jeg må understreke «vage» her, fordi disse prosessene involverer energier og skalaer som vi ikke selv kommer nær forståelse med kjent fysikk), alt bare kommer ut også … glatt. Ingen humper. Ingen wiggles. Ingen klatter. Ingen forskjeller i temperatur, trykk eller tetthet.

Og det betyr ikke bare teorier, ikke samsvarer med observasjoner av de tidlige universet. Det betyr at disse kosmologier ikke føre til et univers fylt med galakser, stjerner og selv folk.,

Så det er en slags en bummer.

i Slekt: Hvordan vil universet slutten?

S-brane redder dagen

navnet på spillet i de siste årene av Ekpyrotic teorier er å prøve å matche de samme observasjoner som inflasjonen. I den siste forsøk på å løse dette hinderet og gjør Ekpyrotic kosmologier minst noe respektabelt, et team av forskere påberope seg ingen ringere enn S-brane.

Høyre. S-branes. Så du har hørt om strengteori, ikke sant?, Det er universet av grunnleggende fysikk hvor hver partikkel er virkelig en liten, vibrerende streng. Men for noen år siden, teoretikere innså at strengene ikke trenger å være endimensjonal. Og navnet de gi til en flerdimensjonal streng? En brane.

Som for «S» – delen? Vel de fleste branes i strengteori kan streife fritt omkring gjennom både tid og rom, men den hypotetiske S-brane kan finnes bare i ett øyeblikk i tid, under svært spesielle forhold.,

I denne nye Ekpyrotic scenario, da universet var på sitt minste og tetteste konfigurasjon mulig, en S-brane dukket opp, og utløser re-utvidelse av et kosmos som er fylt med materie og stråling (big bang) og med små variasjoner i temperatur og trykk (som gir opphav til den kjente klatter i baby bilder av universet). Det er det tre fysikere foreslår i en ny artikkel publisert online i juli til preprint server arXiv, noe som betyr at papiret har ennå å bli fagfellevurderte.

Er denne ideen korrekt? Hvem vet., Strengteori er på tynn teoretiske is nylig, som eksperimenter som de på den Store Hadron Collider har ikke klart å finne noen hint av en teori kjent som supersymmetry, som er en kritisk underlaget for Streng teori . Og konseptet med S-branes er i seg selv en kontroversiell idé innen strengteori samfunnet, så det er ikke akkurat kjent om branes ville få lov til å eksistere bare i ett øyeblikk i tid.,

Det er også det faktum at det ikke bare er universet som vi kjenner det vokser, men det er akselererende i sin ekspansjon, med ingen tegn helst av det å bremse ned (la alene for å trekke sammen) når som helst snart. Å finne ut hva som kan gjøre at den treffer bremser og omvendt selvsagt, da, er vanskelig.

Likevel, Ekpyrotic (og andre) ideer som er verdt å utforske, fordi den tidligste øyeblikk av universet gi noen av de mest underlige og utfordrende spørsmål til moderne fysikk.

Paul M., Sutter er en astrofysiker ved SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, rekke Spør en Astronaut og Plass Radio, og forfatter av Din Plass i Universet.

Opprinnelig publisert i Live Science.