Czy wszechświat może zapaść się w osobliwość? Nowe badanie wyjaśnia, jak.
czy wszechświat istnieje od zawsze? Jeśli tak, to być może odbijało się to w nieskończony cykl wielkich wybuchów, w których cała materia bąbelkuje z osobliwości, a następnie z wielkich chrupnięć, w których wszystko zostaje ponownie pochłonięte, tworząc ten gęsty punkt, z którego wszechświat rodzi się na nowo. A cykl trwa w kółko i w kółko.,
jednak matematyka tych teorii nigdy tak naprawdę nie wypracowała się w sposób, który mógłby nam powiedzieć, czy nasz wszechświat jest cykliczny, czy ma jeden początek i jeden koniec. Ale ostatnio zespół teoretyków odwołał się do mocy tak zwanej teorii strun, aby rozwiązać podstawowe zagadki wczesnego wszechświata. Wynik może dać nam teoretyczny impuls potrzebny do zbudowania wszechświata od zera, a tym samym udzielić wsparcia powtarzającemu się wszechświatowi.,
Related: From Big Bang to present: snapshots of our universe through time
malowanie obrazu
Jeśli chcesz zbudować swój prywatny model teoretyczny wszechświata, proszę bardzo. Nikt nigdy nie powstrzyma cię przed stworzeniem własnej kosmologii. Ale jeśli chcesz grać w grę wszechświata, musisz grać według jego zasad. Oznacza to, że bez względu na to, co zawiera twój model kosmosu, musisz skonfrontować się z zimnymi, twardymi dowodami obserwacyjnymi.,
na przykład wiemy, że żyjemy w rozszerzającym się wszechświecie, w którym galaktyki i gwiazdy odlatują od nas z coraz większą prędkością. Naukowcy mogą to stwierdzić, używając różnych rodzajów technik do obliczenia, jak szybko oddalają się galaktyki w różnych odległościach od nas. Mamy również zdjęcia wszechświata baby, kiedy miał zaledwie 380 000 lat (i naprawdę mam na myśli „dziecko”, ponieważ wszechświat ma obecnie 13,8 miliarda lat).,
w tym obrazku widzimy ciekawe wzory — małe plamy i plamy, które ujawniają istnienie niewielkich różnic temperatury i ciśnienia w tym młodym wszechświecie.
jesteśmy w stanie wyjaśnić wszystkie te obserwacje (i nie tylko) za pomocą czegoś, co nazywa się kosmologią Wielkiego Wybuchu, plus dodatkową ideą znaną jako inflacja, która jest procesem, który naszym zdaniem miał miejsce, gdy Wszechświat był mniej niż sekundę Stary., Podczas tego procesu (który sam trwał przez najmniejszy skrawek sekundy), wszechświat stał się znacznie, znacznie większy, biorąc różnice kwantowe i czyniąc je większymi w procesie. Różnice te ostatecznie rosły, ponieważ nieco gęstsze łaty miały nieco silniejszą grawitację, przez co były większe. Z biegiem czasu różnice te stały się na tyle duże, że odcisnęły się jako plamy na dziecięcym obrazie wszechświata (i miliardy lat później, rzeczy takie jak gwiazdy i galaktyki, ale to osobna historia).,
Król wczesnego wszechświata
masz dość teorii Wielkiego Wybuchu i chcesz mieć własną wersję kosmologii? W porządku, ale będziesz musiał wyjaśnić takie rzeczy jak ekspansja wszechświata i plamy na dziecięcym obrazie kosmosu. Innymi słowy, trzeba lepiej wyjaśnić wszechświat niż inflacja.
wydaje się to łatwe, ale tak nie jest., Różnice ciśnień, gęstości i temperatury we wczesnych latach wszechświata spowodowały powstanie wielu alternatywnych kosmologii, w tym jednej z najbardziej popularnych idei let ' s-go-Big-than-the-big-bang, znanej jako (are you ready for this), ekpyrotic universe. Słowo ekpyrotic pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „pożoga”, które odnosi się do starożytnej idei filozoficznej nieustannie powtarzającego się wszechświata.
w ekpyrotycznym scenariuszu wszechświat … ciągle się powtarza., W tej perspektywie znajdujemy się obecnie w fazie „huku”, która ostatecznie (w jakiś sposób) spowolni, zatrzyma się, cofnie i cofnie się do niewiarygodnie wysokich temperatur i ciśnień. Następnie wszechświat (w jakiś sposób) odbije się i ponownie rozpali się w nowej fazie Wielkiego Wybuchu.
problem w tym, że trudno odtworzyć plamy i plamy na dziecięcym obrazie wszechświata w ekpyrotycznym wszechświecie., Kiedy próbujemy ułożyć jakąś niejasną fizykę, aby wyjaśnić cykl crunch-bounce-bang (i podkreślam tutaj „niejasne”, ponieważ procesy te obejmują energie i skale, których nawet nie zbliżamy się do zrozumienia ze znaną fizyką), wszystko wychodzi zbyt … gładko. Żadnych wstrząsów. Bez wiggles. Żadnych plam. Brak różnic w temperaturze, ciśnieniu lub gęstości.
i to nie znaczy, że teorie nie pasują do obserwacji wczesnego wszechświata. Oznacza to, że te kosmologie nie prowadzą do wszechświata wypełnionego galaktykami, gwiazdami, a nawet ludźmi.,
więc to trochę kiepskie.
Related: jak skończy się wszechświat?
S-brane ratuje dzień
W ostatniej próbie przezwyciężenia tej przeszkody i uczynienia Ekpyrotic kosmologii przynajmniej nieco szanowanym, zespół naukowców powołuje się na nikogo innego niż S-brane.
racja. S-branes. Więc słyszałeś o teorii strun, tak?, To wszechświat fundamentalnej fizyki, gdzie każda cząstka jest maleńkim, wibrującym sznurkiem. Ale kilka lat temu teoretycy zdali sobie sprawę, że struny nie muszą być jednowymiarowe. A nazwę nadają wielowymiarowemu ciągowi? Brane.
a co do części „S”? Cóż, większość branów w teorii strun może swobodnie poruszać się po przestrzeni i czasie, ale hipotetyczne s-brane mogą istnieć tylko w jednej chwili w czasie, w bardzo szczególnych warunkach.,
w tym nowym ekpyrotic scenariuszu, kiedy Wszechświat był w najmniejszej i najgęstszej możliwej konfiguracji, pojawił się s-brane, wywołując ponowną ekspansję kosmosu wypełnionego materią i promieniowaniem (wielki wybuch) oraz z niewielkimi zmianami temperatury i ciśnienia (dając początek znanym plam na dziecięcych zdjęciach wszechświata). To właśnie proponują trzej fizycy w nowym artykule opublikowanym online w lipcu na serwerze preprint arXiv, co oznacza, że artykuł nie został jeszcze recenzowany.
czy ten pomysł jest poprawny? Kto wie., Teoria strun jest ostatnio na cienkim lodzie teoretycznym, ponieważ eksperymenty takie jak te w Wielkim Zderzaczu Hadronów nie udało się znaleźć żadnych wskazówek dotyczących teorii znanej jako supersymetria, która jest krytycznym fundamentem teorii strun . Koncepcja S-branes sama w sobie jest kontrowersyjną ideą w środowisku teorii strun, ponieważ nie wiadomo dokładnie, czy branes mógłby istnieć tylko w jednej chwili.,
jest też fakt, że wszechświat, jaki znamy, nie tylko się rozszerza, ale przyspiesza w swojej ekspansji, bez żadnych oznak spowolnienia (nie mówiąc już o zapadaniu się) w najbliższym czasie. Zastanawianie się, co może sprawić, że naciśnie hamulec i cofnie kurs, jest trudne.
mimo to, Ekpyrotic (i inne) pomysły są warte zgłębienia, ponieważ najwcześniejsze momenty wszechświata dostarczają niektórych z najbardziej zagadkowych i trudnych pytań współczesnej fizyce.
Paweł M., Sutter jest astrofizykiem w SUNY Stony Brook i Flatiron Institute, gospodarzem Ask a Spaceman i Space Radio oraz autorem Twojego miejsca we wszechświecie.
