Atâta timp cât există umanitate, atât de mult și încearcă să înțeleagă structura universului. Da, mulți spun că aceasta este „o agitație inutilă”, nu știm cu adevărat nimic și nu vom învăța nimic în generațiile următoare și poate chiar până la sfârșitul civilizației umane. Ei bine, poate au dreptate, dar să speculăm …
Teoria Big Bang-ului a devenit aproape la fel de mult un model cosmologic general acceptat ca rotația Pământului în jurul Soarelui. Potrivit teoriei, acum aproximativ 14 miliarde de ani, oscilațiile spontane în goliciunea absolută au dus la apariția universului. Ceva de mărimea unei particule subatomice s-a extins la dimensiuni inimaginabile într-o fracțiune de secundă. Dar în această teorie există multe probleme asupra cărora fizicii se luptă, prezentând tot mai multe ipoteze noi.
Deci, ce este în neregulă cu teoria Big Bang-ului?
Ce este în neregulă cu teoria big bang-ului
1. DIN TEORIE rezultă că toate planetele și stelele s-au format din praful împrăștiat în spațiu ca urmare a exploziei. Dar ceea ce l-a precedat nu este clar: aici modelul nostru matematic de spațiu-timp nu mai funcționează. Universul a apărut dintr-o stare inițială singulară la care fizica modernă nu poate fi aplicată. De asemenea, teoria nu ia în considerare cauzele singularității sau ale materiei și energiei pentru apariția ei. Se crede că răspunsul la întrebarea despre existența și originea singularității inițiale va fi dat de teoria gravitației cuantice.
Video promotional:
2. CELE MAI MULTE MODELE COSMOLOGICE PREVEDE că întregul univers este mult mai mare decât porțiunea observabilă - o regiune sferică cu un diametru de aproximativ 90 miliarde de ani lumină. Vedem doar acea parte a Universului, lumina din care a reușit să ajungă pe Pământ în 13,8 miliarde de ani. Dar telescoapele sunt din ce în ce mai bune, detectăm obiecte din ce în ce mai îndepărtate și până acum nu există niciun motiv să credem că acest proces se va opri.
3. DIN MOMENTUL MAREI EXPLOZII UNIVERSUL SE EXPANDĂ CU ACCELERAȚIE. Cel mai dificil mister al fizicii moderne este întrebarea ce cauzează accelerarea. Potrivit unei ipoteze de lucru, universul conține o componentă invizibilă numită „energie întunecată”. Teoria Big Bang-ului nu explică dacă universul se va extinde la nesfârșit și, dacă da, unde va duce - la dispariția sa sau altceva.
4. DEȘI MECANICA lui NEWTON REMARCATĂ DE FIZICA RELATIVISTĂ, nu poate fi numită eronată. Cu toate acestea, percepția despre lume și modelele pentru descrierea universului s-au schimbat complet. Teoria Big Bang-ului a prezis o serie de lucruri care nu erau cunoscute înainte. Astfel, dacă o altă teorie vine în locul ei, atunci ar trebui să fie similară și să extindă înțelegerea lumii.
Ne vom concentra pe cele mai interesante teorii care descriu modele alternative de Big Bang.
Universul este ca un miraj al unei găuri negre
Universul a luat naștere din prăbușirea unei stele într-un univers cu patru dimensiuni, spun oamenii de știință de la Perimeter Institute for Theoretical Physics. Rezultatele cercetării lor au fost publicate în Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann și Razi Purhasan spun că universul nostru tridimensional a devenit un fel de „miraj holografic” când s-a prăbușit o stea cu patru dimensiuni. Spre deosebire de teoria Big Bang, conform căreia universul a apărut din spațiul-timp extrem de fierbinte și dens, unde legile standard ale fizicii nu se aplică, noua ipoteză a unui univers cu patru dimensiuni explică atât motivele originii sale, cât și expansiunea sa rapidă
Conform scenariului formulat de Afshordi și colegii săi, universul nostru tridimensional este un fel de membrană care pluteste printr-un univers și mai voluminos, care există deja în patru dimensiuni. Dacă stelele lor cu patru dimensiuni ar exista în acest spațiu cu patru dimensiuni, ar exploda și ele, la fel ca cele tridimensionale din Universul nostru. Stratul interior ar deveni o gaură neagră, iar stratul exterior ar fi aruncat în spațiu.
În universul nostru, găurile negre sunt înconjurate de o sferă numită orizontul evenimentelor. Și dacă în spațiul tridimensional această margine este bidimensională (ca o membrană), atunci în universul cu patru dimensiuni orizontul evenimentelor va fi limitat de o sferă care există în trei dimensiuni. Simulările pe computer ale prăbușirii unei stele cu patru dimensiuni au arătat că orizontul său de evenimente tridimensionale se va extinde treptat. Asta observăm, numind creșterea membranei 3D extinderea Universului, cred astrofizicienii.
Inghet mare
O alternativă la Big Bang ar putea fi Big Freeze. O echipă de fizicieni de la Universitatea din Melbourne, condusă de James Kvatch, a prezentat un model al nașterii Universului, care arată mai degrabă ca un proces treptat de înghețare a energiei amorfe decât stropirea și expansiunea acesteia în trei direcții ale spațiului.
Potrivit oamenilor de știință, energia fără formă, ca apa, s-a răcit până la cristalizare, creând cele trei dimensiuni spațiale și unice.
The Big Freeze Theory pune la îndoială afirmația acceptată în prezent de Albert Einstein despre continuitatea și netezimea spațiului și timpului. Este posibil ca spațiul să aibă părțile sale constitutive - blocuri de construcție indivizibile, cum ar fi atomi mici sau pixeli în grafica computerizată. Aceste blocuri sunt atât de mici încât nu pot fi observate, cu toate acestea, urmând noua teorie, pot fi detectate defecte care ar trebui să refracteze fluxurile altor particule. Oamenii de știință au calculat astfel de efecte folosind un aparat matematic, iar acum vor încerca să le detecteze experimental.
Un univers fără început sau sfârșit
Ahmed Farag Ali de la Universitatea Benha din Egipt și Sauria Das de la Universitatea Lethbridge din Canada au propus o nouă soluție la problema singularității prin abandonarea Big Bang-ului. Au introdus ideile celebrului fizician David Bohm în ecuația Friedman care descrie expansiunea universului și a Big Bang-ului. „Este uimitor faptul că modificările mici pot rezolva atât de multe probleme”, spune Das.
Modelul rezultat combină relativitatea generală și teoria cuantică. Nu numai că neagă singularitatea care a precedat Big Bang-ul, dar, de asemenea, nu permite universului să se retragă în starea sa inițială în timp. Conform datelor obținute, universul are o dimensiune finită și o durată de viață infinită. În termeni fizici, modelul descrie Universul umplut cu un fluid cuantic ipotetic, care constă din gravitoni - particule care asigură interacțiunea gravitațională.
Oamenii de știință susțin, de asemenea, că descoperirile lor sunt în concordanță cu cele mai recente măsurători ale densității universului.
Inflație haotică nesfârșită
Termenul „inflație” se referă la expansiunea rapidă a universului, care a avut loc exponențial în primele momente după Big Bang. În sine, teoria inflației nu infirmă teoria Big Bang-ului, ci doar o interpretează diferit. Această teorie rezolvă mai multe probleme fundamentale din fizică.
Conform modelului inflaționist, la scurt timp după înființare, Universul s-a extins exponențial pentru o perioadă foarte scurtă de timp: dimensiunea sa s-a dublat de multe ori. Oamenii de știință cred că în 10 până la -36 grade de secunde, Universul a crescut în dimensiune cu cel puțin 10 până la 30-50 de grade și, eventual, mai mult. La sfârșitul fazei inflaționiste, Universul a fost umplut cu o plasmă superhot de quarcuri liberi, gluoni, leptoni și cuante de mare energie.
Conceptul implică faptul că există multe universuri izolate în lume cu dispozitive diferite.
Fizicienii au ajuns la concluzia că logica modelului inflaționist nu contrazice ideea nașterii multiple constante a noilor universuri. Fluctuațiile cuantice - la fel ca cele care au dat naștere lumii noastre - pot apărea în orice cantitate, cu condiția ca condițiile să fie corecte. Este foarte posibil ca universul nostru să fi ieșit din zona de fluctuație formată în lumea predecesorului. De asemenea, este posibil să presupunem că cândva și undeva în Universul nostru se va forma o fluctuație, care va „arunca” un univers tânăr de un cu totul alt fel. În acest model, universurile copilului pot să înceapă continuu. Mai mult, nu este deloc necesar ca aceleași legi fizice să fie stabilite în noile lumi. Conceptul implică faptul că există multe universuri izolate în lume cu dispozitive diferite.
Teoria ciclică
Paul Steinhardt, unul dintre fizicienii care a pus bazele cosmologiei inflaționiste, a decis să dezvolte această teorie în continuare. Omul de știință care conduce Centrul de fizică teoretică din Princeton, împreună cu Neil Turok de la Perimeter Institute for Theoretical Physics, au prezentat o teorie alternativă în cartea Univers fără sfârșit: dincolo de Big Bang („Universul infinit: dincolo de Big Bang”). Modelul lor se bazează pe o generalizare a teoriei cuantice supercorduri cunoscută sub numele de teoria M. Potrivit ei, lumea fizică are 11 dimensiuni - zece spațiale și una temporală. Spațiile de dimensiuni mai mici "plutesc" în ea, așa-numitele brane (prescurtarea pentru "membrană"). Universul nostru este doar o astfel de mamă.
Modelul Steinhardt și Turok susține că Big Bang-ul a avut loc ca urmare a coliziunii branei noastre cu o altă brane - un univers necunoscut. În acest scenariu, coliziunile au loc la nesfârșit. Potrivit ipotezei lui Steinhardt și Turok, o altă brană tridimensională „plutește” lângă brana noastră, separată de o mică distanță. De asemenea, se extinde, se aplatizează și se golește, dar după un trilion de ani, branurile vor începe să convergă și, în cele din urmă, să se ciocnească. Aceasta va elibera o cantitate imensă de energie, particule și radiații. Acest cataclism va lansa un alt ciclu de expansiune și răcire a Universului. Din modelul Steinhardt și Turok rezultă că aceste cicluri au fost în trecut și cu siguranță se vor repeta în viitor. Cum au început aceste cicluri, teoria este tăcută.
Universul este ca un computer
O altă ipoteză despre structura universului spune că întreaga noastră lume nu este altceva decât o matrice sau un program de computer. Ideea că universul este un computer digital a fost propusă pentru prima dată de inginerul german și pionier în informatică Konrad Zuse în cartea sa Calculating Space. Printre cei care au privit universul ca un computer gigant se numără și fizicienii Stephen Wolfram și Gerard 't Hooft.
Teoreticienii fizicii digitale presupun că universul este în esență informație și, prin urmare, calculabil. Din aceste ipoteze, rezultă că universul poate fi privit ca rezultat al unui program de calculator sau al unui dispozitiv de calcul digital. Acest computer ar putea fi, de exemplu, un automat celular gigant sau o mașină universală Turing.
Principiul incertitudinii din mecanica cuantică este numit o dovadă indirectă a naturii virtuale a universului.
Conform teoriei, fiecare obiect și eveniment al lumii fizice provine din punerea întrebărilor și înregistrarea răspunsurilor „da” sau „nu”. Adică, în spatele a tot ceea ce ne înconjoară, este ascuns un anumit cod, similar cu codul binar al unui program de computer. Și suntem un fel de interfață prin care apare accesul la datele „Internetului universal”. Principiul incertitudinii în mecanica cuantică este numit o dovadă indirectă a naturii virtuale a Universului: particulele de materie pot exista într-o formă instabilă și sunt „fixate” într-o stare specifică numai atunci când le observăm.
Adeptul fizicii digitale, John Archibald Wheeler, a scris: „Nu ar fi nerezonabil să ne imaginăm că informațiile se află atât în miezul fizicii, cât și în nucleul unui computer. Totul de la un pic. Cu alte cuvinte, tot ceea ce există - fiecare particulă, fiecare câmp de forță, chiar și continuumul spațiu-timp în sine - capătă funcția, sensul și, în cele din urmă, însăși existența sa."
Scriitorul de text Artem Luchko
