in het begin was er een oneindig dicht, minuscuul bolletje materie. Toen ging het allemaal knallen, wat leidde tot de atomen, moleculen, sterren en sterrenstelsels die we vandaag zien.
of tenminste, dat is wat natuurkundigen ons de afgelopen decennia hebben verteld.
maar nieuw theoretisch natuurkundig onderzoek heeft onlangs een mogelijk venster in het zeer vroege universum aan het licht gebracht, waaruit blijkt dat het misschien toch niet “zeer vroeg” is. In plaats daarvan kan het gewoon de laatste iteratie van een bang-bounce cyclus die is gaande voor … nou ja, ten minste een keer, en mogelijk voor altijd.
voordat natuurkundigen besluiten de oerknal weg te gooien ten gunste van een bang-bounce-cyclus, zullen deze theoretische voorspellingen een aanval van observatietests moeten overleven.Wetenschappers hebben een heel goed beeld van het zeer vroege universum,iets wat we kennen en liefhebben als de Big Bang theorie. In dit model was het heelal lang geleden veel kleiner, veel heter en veel dichter dan het nu is. In dat vroege inferno 13,8 miljard jaar geleden, werden alle elementen die ons maken tot wat we zijn gevormd in een tijdspanne van ongeveer een dozijn minuten.
zelfs vroeger ging dit denken, op een gegeven moment was ons hele universum — alle sterren, alle sterrenstelsels, alles — de grootte van een perzik en had een temperatuur van meer dan een biljard graden.
verbazingwekkend genoeg houdt dit fantastische verhaal alle huidige waarnemingen bij. Astronomen hebben alles gedaan, van het observeren van de overgebleven elektromagnetische straling van het jonge universum tot het meten van de overvloed van de lichtste elementen en vonden dat ze allemaal overeenkomen met wat de oerknal voorspelt. Voor zover we weten, is dit een accuraat beeld van ons vroege universum.
maar hoe goed het ook is, we weten dat de Big Bang foto niet compleet is-er ontbreekt een puzzelstukje, en dat stuk zijn de vroegste momenten van het universum zelf.
dat is een vrij groot stuk.
verwant: van oerknal tot heden: Snapshots van ons universum door de tijd
de brand
het probleem is dat de fysica die we gebruiken om het vroege universum te begrijpen (een prachtig ingewikkeld mengelmoes van algemene relativiteit en hoge-energetische deeltjesfysica) ons slechts zo ver kan brengen voordat we afbreken. Terwijl we steeds dieper in de eerste momenten van onze kosmos proberen te duwen, wordt de wiskunde steeds moeilijker op te lossen, helemaal tot het punt waar het gewoon … stopt.
het belangrijkste teken dat we nog terrein moeten verkennen is de aanwezigheid van een” singulariteit ” of een punt van oneindige dichtheid, aan het begin van de oerknal. Op een gegeven moment was het heelal in een oneindig klein, oneindig dicht punt gepropt. Dit is natuurlijk absurd, en wat het ons echt vertelt is dat we nieuwe fysica nodig hebben om dit probleem op te lossen — onze huidige toolkit is gewoon niet goed genoeg.
gerelateerd: 8 manieren waarop je Einsteins relativiteitstheorie in het echte leven kunt zien
om de dag te redden hebben we een nieuwe fysica nodig, iets dat in staat is om zwaartekracht en de andere krachten te verwerken, gecombineerd, bij ultrahoge energieën. En dat is precies wat de snaartheorie beweert te zijn: een model van de fysica dat in staat is om zwaartekracht en de andere krachten te hanteren, gecombineerd, bij ultrahoge energieën. Wat betekent dat de snaartheorie beweert dat het de vroegste momenten van het universum kan verklaren.
een van de vroegste snaartheoretische begrippen is het “ekpyrotisch” universum, dat komt van het Griekse woord voor “vuur”. In dit scenario werd wat we kennen als de Big Bang aangewakkerd door iets anders dat ervoor gebeurde — De Big Bang was geen begin, maar een deel van een groter proces.De uitbreiding van het ekpyrotisch concept heeft geleid tot een theorie, opnieuw gemotiveerd door de snaartheorie, genaamd cyclische kosmologie. Ik veronderstel dat, technisch gezien, het idee van het universum zich voortdurend herhaalt is duizenden jaren oud en dateert van voor de natuurkunde, maar snaartheorie gaf het idee stevige wiskundige aarding. Het cyclische universum gaat precies zoals je je zou kunnen voorstellen, voortdurend stuiteren tussen big bangs en big crunches, potentieel voor de eeuwigheid terug in de tijd en voor de eeuwigheid in de toekomst.
voor het begin
hoe cool dit ook klinkt, vroege versies van het cyclische model hadden moeite met het matchen van observaties — wat een groot probleem is als je wetenschap probeert te doen en niet alleen verhalen rond het kampvuur vertelt.
de belangrijkste hindernis was het eens zijn met onze waarnemingen van de kosmische achtergrondstraling, het fossiele licht dat overblijft van toen het heelal nog maar 380.000 jaar oud was. Hoewel we niet direct voorbij die muur van licht kunnen kijken, als je theoretisch begint te knutselen aan de fysica van de baby-kosmos, beà nvloedt je dat nagloeilichtpatroon.
en dus leek het erop dat een cyclisch universum een keurig maar onjuist idee was.
maar de ekpyrotische toorts is in de loop der jaren aangestoken, en een paper gepubliceerd in januari aan de arXiv database heeft de rimpels in de wiskunde onderzocht en enkele eerder gemiste kansen blootgelegd. De natuurkundigen Robert Brandenberger en Ziwei Wang van McGill University in Canada ontdekten dat op het moment van de ‘bounce’, wanneer ons universum krimpt tot een ongelooflijk klein punt en terugkeert naar een oerknal staat, het mogelijk is om alles op een rij te zetten om het juiste observatiegetest resultaat te krijgen.Met andere woorden, de ingewikkelde (en, toegegeven, slecht begrepen) fysica van dit kritieke Tijdperk kan inderdaad een radicaal herziene kijk op onze tijd en plaats in de kosmos mogelijk maken.
maar om dit model volledig te testen, zullen we moeten wachten op een nieuwe generatie kosmologische experimenten, dus laten we wachten om de ekpyrotische champagne uit te breken.Paul M. Sutter is een astrofysicus bij SUNY Stony Brook en het Flatiron Institute, host van Ask a Spaceman en Space Radio, en auteur van Your Place in The Universe.
- the biggest unsolved mysteries in physics
- the 12 strangest objects in the universe
- Big Bang to civilization: 10 amazing origin events
oorspronkelijk gepubliceerd op Live Science.
aanbieding: bespaar 45% op ‘hoe het werkt ”alles over ruimte’ en ‘alles over geschiedenis’!
gedurende een beperkte tijd kunt u een digitaal abonnement nemen op een van onze best verkopende wetenschapstijdschriften voor slechts $2,38 per maand, of 45% korting op de standaardprijs voor de eerste drie maanden.Bekijk de Deal
Recent nieuws