alussa oli äärettömän tiheä, pieni ainepallo. Sitten kaikki räjähti ja synnytti atomit, molekyylit, tähdet ja galaksit, joita näemme nykyään.
tai ainakin, niin fyysikot ovat kertoneet jo vuosikymmenten ajan.
mutta uusi teoreettisen fysiikan tutkimus on viime aikoina paljastanut mahdollisen ikkunan hyvin varhaiseen maailmankaikkeuteen, mikä osoittaa, että se ei ehkä sittenkään ole ”kovin varhainen”. Sen sijaan se voi olla vain viimeisin iteraatio bang-bounce sykli, joka on ollut käynnissä … no, ainakin kerran, ja mahdollisesti ikuisesti.
tietenkin, ennen kuin fyysikot päättävät hylätä alkuräjähdyksen paukahtelusyklin hyväksi, näiden teoreettisten ennustusten täytyy selvitä havainnointikokeiden tulvasta.
pomppivat kosmologiat
tutkijoilla on todella hyvä kuva hyvin varhaisesta maailmankaikkeudesta, jonka me tunnemme ja rakastamme Alkuräjähdysteoriana. Tässä mallissa maailmankaikkeus oli kauan sitten paljon pienempi, kuumempi ja tiheämpi kuin nykyään. Tuossa varhaisessa helvetissä 13,8 miljardia vuotta sitten kaikki alkuaineet, jotka tekevät meistä sen, mitä olemme, muodostuivat noin kymmenessä minuutissa.
vielä aikaisemmin tämä ajattelu menee niin, että jossain vaiheessa koko universumimme — kaikki tähdet, kaikki galaksit, kaikki kaikki — oli persikan kokoinen ja sen lämpötila oli yli Kvadriljoona astetta.
hämmästyttävää kyllä, tämä mielikuvituksellinen tarina pitää sisällään kaikki nykyiset havainnot. Tähtitieteilijät ovat tehneet kaikkensa nuoren maailmankaikkeuden ylijääneen sähkömagneettisen säteilyn tarkkailemisesta kevyimpien alkuaineiden runsauden mittaamiseen ja havainneet, että ne kaikki ovat linjassa sen kanssa, mitä alkuräjähdys ennustaa. Sikäli kuin voimme kertoa, tämä on tarkka kuvaus varhaisesta maailmankaikkeudestamme.
mutta niin hyvä kuin se onkin, tiedämme, että alkuräjähdyksen Kuva ei ole täydellinen — siitä puuttuu palapelin pala, ja se pala on itse universumin varhaisimmat hetket.
se on aika iso pala.
liittyvät: Alkuräjähdyksestä nykyhetkeen: Tilannekuvat maailmankaikkeudestamme ajan halki
palaminen
ongelmana on, että fysiikka, jota käytämme varhaisen maailmankaikkeuden ymmärtämiseen (ihmeellisen monimutkainen yleisen suhteellisuusteorian ja korkeaenergisen hiukkasfysiikan sekamelska), voi viedä meidät vain toistaiseksi ennen hajoamistaan. Kun yritämme painua yhä syvemmälle kosmoksemme alkuhetkiin, matematiikka käy yhä vaikeammaksi ratkaista, aina siihen pisteeseen, jossa se vain … lakkaa.
tärkein merkki siitä, että meillä on vielä tutkimatonta maastoa, on ”singulariteetin” eli äärettömän tiheän pisteen olemassaolo alkuräjähdyksen alussa. Tämä kertoo meille, että jossakin vaiheessa maailmankaikkeus oli ahtautunut äärettömän pieneen, äärettömän tiheään pisteeseen. Tämä on tietenkin absurdia, ja mitä se todella kertoo meille, että tarvitsemme uutta fysiikkaa tämän ongelman ratkaisemiseksi — nykyinen työkalupakkimme ei vain ole tarpeeksi hyvä.
sukua: 8 tapaa, joilla Einsteinin suhteellisuusteoria nähdään tosielämässä
päivän pelastamiseksi tarvitaan uutta fysiikkaa, joka kykenee käsittelemään painovoimaa ja muita voimia yhdistettyinä ultrahienergioilla. Ja juuri sitä säieteoria väittää olevansa: fysiikan malli, joka kykenee käsittelemään painovoimaa ja muita voimia, yhdistettyinä, äärienergioilla. Säieteorian mukaan se voi selittää maailmankaikkeuden varhaisimmat hetket.
yksi varhaisimmista säieteorian käsitteistä on ” ekpyroottinen ”kaikkeus, joka tulee kreikan kielen” paloa ” eli tulta tarkoittavasta sanasta. Tässä skenaariossa alkuräjähdys sai alkunsa jostain muusta, joka tapahtui ennen sitä-alkuräjähdys ei ollut alku, vaan yksi osa suurempaa prosessia.
ekpyroottisen käsitteen laajentaminen on johtanut jälleen säieteorian motivoimaan teoriaan, jota kutsutaan sykliseksi kosmologiaksi. Oletan, että teknisesti ajatus siitä, että maailmankaikkeus toistaa itseään jatkuvasti, on tuhansia vuosia vanha ja edeltää fysiikkaa, mutta säieteoria antoi idealle lujan matemaattisen pohjakosketuksen. Syklinen maailmankaikkeus kulkee suunnilleen juuri niin kuin voisi kuvitella, jatkuvasti pomppien isojen pamausten ja isojen jyrähdysten välillä, mahdollisesti ikuisuuden ajassa taaksepäin ja ikuisuuden tulevaisuuteen.
ennen alkua
niin siistiltä kuin tämä kuulostaakin, syklisen mallin varhaisilla versioilla oli vaikeuksia sovittaa yhteen havaintoja — mikä on iso juttu, kun yritetään tehdä tiedettä eikä vain kertoa tarinoita nuotion ympärillä.
suurin este oli yhtyminen havaintoihimme kosmisesta mikroaaltotaustasta, fossiilisesta valosta, joka jäi jäljelle, kun maailmankaikkeus oli vain 380 000 vuotta vanha. Vaikka emme näe suoraan tuon valoseinän ohi, – jos alatte teoreettisesti puuhastella pienokaisen kosmoksen fysiikkaa, – vaikutatte siihen jälkivalokuvioon.
ja niin vaikutti siltä, että syklinen maailmankaikkeus oli siisti mutta virheellinen ajatus.
mutta ekpyroottinen soihtu on pidetty sytytettynä vuosien varrella, ja tammikuussa arXiv-tietokantaan julkaistu paperi on tutkinut matematiikan ryppyjä ja paljastanut joitakin aiemmin hukattuja mahdollisuuksia. Fyysikot, Robert Brandenberger ja Ziwei Wang McGillin yliopistosta Kanadasta, havaitsivat, että ”pomppimisen” hetkellä, kun universumimme kutistuu uskomattoman pieneen pisteeseen ja palaa Alkuräjähdystilaan, on mahdollista asettaa kaikki riviin, jotta saadaan asianmukainen havainnollisesti testattu tulos.
toisin sanoen tämän kriittisen aikakauden monimutkainen (ja kieltämättä huonosti ymmärretty) fysiikka saattaa todellakin mahdollistaa radikaalisti uudistetun näkemyksen ajastamme ja paikastamme kosmoksessa.
mutta tämän mallin täysipainoinen testaaminen edellyttää uuden sukupolven kosmologian kokeita, joten odotetaan ekpyroottisen samppanjan puhkeamista.
Paul M. Sutter on astrofyysikko SUNY Stony Brookissa ja Flatiron-instituutissa, Ask A Spaceman-ja Avaruusradion juontaja ja Your Place in the Universe-kirjan kirjoittaja.
- fysiikan suurimmat ratkaisemattomat mysteerit
- the 12 strangest objects in the universe
- Big Bang to civilization: 10 amazing origin events
on julkaistu alun perin Live Science-sivustolla.
tarjous: Säästä 45% ’miten se toimii’ ’All About Space’Ja’ All about History’!
rajoitetun ajan voit tilata digitaalisesti minkä tahansa myydyimmän tiedelehtemme vain 2,38 dollarilla kuukaudessa, tai 45% normaalihinnasta kolmen ensimmäisen kuukauden aikana.Näytä sopimus
Viimeaikaiset uutiset