Déjà Vuniverse: Защо някои физици вярват, че може да живеем във вселената на Деня на мармота

Преди около 13,8 милиарда години цялата енергия във Вселената е била кондензирана в a единична точка. Докато изведнъж не беше. Получената детонация беше най-масивната експлозия в цялата история на Вселената, но от нея енергията се формира във всяка материя, атоми, молекули, планети и всичко живота на Земята.

Това е теорията за Големия взрив, модел, който обяснява много от това, което наблюдаваме, когато погледнем към вселена. Между всички звезди, галактики и газови облаци има космическа фонова радиация – топлинен остатък от Големия взрив, който все още е слабо видим днес и е едно от най-ярките доказателства, че Вселената е започнала от една точка. Измерванията, използващи множество различни инструменти, включително сателити и телескопи, показват, че този остатък е в съответствие с моделите на експлозивно раждане на нашата вселена.

Вселената все още се разширява със скорост от 73 километра в секунда на мегапарсек, метрика, известна като константа на Хъбъл. Можете да си представите как работи това, като си представите две точки на балон. Когато балонът се надуе, разстоянието между двете точки ще се увеличи; напълнете балона с точки и всичко изглежда се отдалечава от всичко останало с течение на времето, докато балонът се надува. Ако вселената е балонът, а точките са галактики, това е добра метафора за това как нашата вселена се променя с времето.

Много учени прогнозират, че след десетки трилиони години вселената в крайна сметка ще се изчерпи и ще „замръзне“. Това ще бъде топлинната смърт на Вселената. Известна още като Голямото замръзване, тази теория описва крайната съдба на Вселената, когато се доближава до максималната ентропия. Когато този праг бъде достигнат, няма повече топлинна енергия или топлина. Звездите не могат да претърпят ядрен синтез, така че не може да съществува живот.

Но една интригуваща алтернатива, дори и да няма голяма научна тежест, е, че преди всичко да замръзне, Вселената може да се върне обратно – всички галактики да се скупчат заедно, като вместо това се въртят все по-близо и по-близо, докато отново се уплътни до точка . Астрономите го наричат ​​Big Crunch. (Голям взрив, голям срив… усещам тема тук.) В далечното бъдеще, когато всичко се кондензира, опаковайки се все по-плътно и по-плътно, това може да създаде отново условия за Голям взрив.

Това е основната предпоставка зад теорията за цикличната или осцилираща вселена, която всъщност датира от 30-те години на миналия век. Дори Алберт Айнщайн си играеше с идеята за вселена, която извира напред-назад, умира и се разширява, отново и отново. Не по-различно от романтичната комедия от 1993 г.Ден на мармота”, с участието на Бил Мъри в ролята на метеоролог, заседнал във времева примка, преживяващ един и същи ден отново и отново, нашата вселена може многократно да преминава през различни повторения.

По това време Ричард Чейс Толман, американски физик и космолог, беше първият, който наистина популяризира тази идея, но първоначално се зае да я опровергае. В началото на 20-ти век теорията за Големия взрив не е била масова. Повечето хора вярваха, че Вселената винаги е била там и винаги ще бъде. Всъщност дълги години “Големият взрив” се използваше подигравателно, начин за уволнявам колко нелепа беше идеята за астрономите. Но Толман забеляза, че съотношението на водород и хелий – двата най-разпространени елемента във Вселената – не би могло да се случи в статична вселена. Най-вероятно експлозия е задействала нещата.

През 1934 г. Толман публикува книгата си „Относителност, термодинамика и космология“, вдъхновена отчасти от описанията на модел на разширяваща се вселена, предложен за първи път от Едуин Хъбъл през 1929 г. Той и Хъбъл всъщност публикуват заедно веднъж, документ, описващ разширяването на вселена. Съвсем ясно е, че звездите и галактиките се разпространяват като в нашата метафора с балон. Това, което беше по-малко ясно за Толман и други астрономи, беше дали гравитацията в крайна сметка ще събере Вселената обратно. „Той прие доста сериозно възможността за осцилираща вселена“, едно биография на Толман каза.

Искате още здравни и научни истории във входящата си поща? Абонирайте се за седмичния бюлетин на салона Вулгарният учен.

Тъй като Големият взрив стана приета научна теория, теорията за осцилиращата вселена изчезна. Но някои физици, като Paul Steinhardt и Neil Turok, подхванаха идеята отново, модифицираха я донякъде и й дадоха нов живот. Централна част от актуализираната теория е свързана с тъмната енергия, мистериозен, не напълно разбран аспект на Вселената, за който се смята, че е движещата сила зад нашата разширяваща се вселена.

В тяхната книга от 2007 г.Безкрайна вселена: Отвъд Големия взрив“, Steinhardt и Turok описват как са стигнали до тази теория, постулирайки, че тъмната енергия може да е съществувала преди Големия взрив и е толкова мощна, че в крайна сметка ще събере Вселената отново заедно, използвайки “пружинно” движение, което разтяга “браните”, термин, използван в теоретичната физика за описание на тип структура във Вселената.

„Потенциалната енергия би била забележима отново едва след като изминат девет милиарда години на разширяване и плътността на материята и радиацията падна под потенциалната енергия“, пишат Щайнхард и Турок. „Само тогава подобната на пружина потенциална енергия ще поеме отново, точно както беше преди взрива. Още веднъж, тя ще действа като източник на тъмна енергия, която кара разтягането на браните да се ускори, точно на което сме свидетели днес. ..”

„Разбира се, ако това може да се случи веднъж, няма нищо, което да попречи на целия процес да се случи отново, и отново, и отново. Бретонът може да продължи вечно“, продължиха Щайнхард и Турок. „Внезапно и по невнимание бяхме съживили една древна идея, която ни учеха, че е невъзможна: циклична вселена.“

Ако това беше вярно, това означава, че нашата вселена е в привидно безкраен цикъл, космическа версия на Деня на мармота в ритъм, продължаващ милиарди или дори трилиони години. Въпреки това теорията не е широко приета в науката. Би било доста трудно да се тества теорията за осцилиращата вселена, тъй като никоя информация вероятно няма да оцелее, преминавайки през Голям взрив или Голям срив, въпреки че математическият физик Роджър Пенроуз твърди, че черни дупки от предишни вселени може да са преживели прехода.

Има много модели на Вселената, но за да бъде един модел полезен, той трябва да може да се тества. Теорията за Големия взрив е най-добрият модел, който имаме за цялата вселена, как се е формирала и накъде отива. Може да е напълно погрешно, но успех в опровергаването му. Но докато не научим повече за тъмната енергия – може би най-загадъчната от съставните материя и енергия във Вселената – може да нямаме достатъчно доказателства, сочещи към повтарящ се цикъл на универсална смърт и прераждане.

Но интригуващо е, че може да има други вселени с различни фундаментални константи, които наистина имат циклично качество. Разбира се, съществуването на други вселени би изисквало теорията за мултивселената да бъде реална. Между другото, въпреки че има аспекти на нашата вселена, които намекват, че може би живеем в мултивселена, това също е не е доказуемо.