Mfano wa mzunguko wa Ulimwengu: kuzorota kwa suala hutokea bila mwisho

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Mwanzoni mwa miaka ya 2000, wanafizikia wawili kutoka Chuo Kikuu cha Princeton walipendekeza mfano wa kiikolojia, kulingana na ambayo Big Bang sio tukio la kipekee, lakini muda wa anga ulikuwepo muda mrefu kabla ya ulimwengu kuzaliwa.

Katika mtindo wa mzunguko, ulimwengu unapitia mzunguko usio na kikomo wa kujitegemea. Katika miaka ya 1930, Albert Einstein aliweka mbele wazo kwamba ulimwengu unaweza kupata mzunguko usio na mwisho wa milipuko mikubwa na migandamizo mikubwa. Kupanuka kwa ulimwengu wetu kunaweza kuwa ni matokeo ya kuanguka kwa ulimwengu uliotangulia. Ndani ya mfumo wa mfano huu, tunaweza kusema kwamba Ulimwengu ulizaliwa upya kutoka kwa kifo cha mtangulizi wake. Ikiwa ndivyo, basi Mlipuko Mkubwa haukuwa kitu cha kipekee, ni mlipuko mmoja tu mdogo kati ya idadi isiyo na kikomo ya wengine. Nadharia ya mzunguko si lazima ichukue nafasi ya nadharia ya Mlipuko Mkuu; badala yake, inajaribu kujibu maswali mengine: kwa mfano, ni nini kilifanyika kabla ya Mlipuko mkubwa na kwa nini Mlipuko Mkuu ulisababisha kipindi cha upanuzi wa haraka?

Mojawapo ya miundo mipya ya mzunguko wa Ulimwengu ilipendekezwa na Paul Steinhardt na Neil Turok mnamo 2001. Steinhardt alielezea mtindo huu katika makala yake, ambayo iliitwa The Cyclic Model of the Univers. Katika nadharia ya uzi, utando, au "brane," ni kitu ambacho kipo katika idadi ya vipimo. Kulingana na Steinhardt na Turok, vipimo vitatu vya anga tunaviona vinalingana na chapa hizi. Tanuri mbili za 3D zinaweza kuwepo kwa sambamba, zikitenganishwa na mwelekeo wa ziada, uliofichwa. Sahani hizi - zinaweza kuzingatiwa kama mabamba ya chuma - zinaweza kusonga kwa kipimo hiki cha ziada na kugongana, na kuunda Mlipuko Mkubwa, na kwa hivyo ulimwengu (kama wetu). Zinapogongana, matukio hujitokeza kulingana na mfano wa kawaida wa Big Bang: vitu vya moto na mionzi huundwa, mfumuko wa bei wa haraka hutokea, na kisha kila kitu hupungua - na miundo kama vile galaksi, nyota na sayari huundwa. Hata hivyo, Steinhardt na Turok wanasema kwamba kila mara kuna mwingiliano kati ya chembe hizi, ambazo wanaziita inter-brane: huzivuta pamoja, na kuzifanya zigongane tena na kutoa Big Bang inayofuata.

Mtindo wa Steinhardt na Turok hata hivyo unapinga baadhi ya mawazo ya modeli ya Big Bang. Kwa mfano, kulingana na wao, Big Bang haikuwa mwanzo wa nafasi na wakati, lakini badala ya mpito kutoka kwa awamu ya awali ya mageuzi. Ikiwa tunazungumza juu ya mfano wa Big Bang, basi inasema kwamba tukio hili liliashiria mwanzo wa mara moja wa nafasi na wakati kama hivyo. Kwa kuongezea, katika mzunguko huu wa chembe zinazogongana, muundo mkubwa wa Ulimwengu lazima uamuliwe na awamu ya mgandamizo: yaani, hii hutokea kabla ya kugongana na Big Bang inayofuata kutokea. Kwa mujibu wa nadharia ya Big Bang, muundo mkubwa wa ulimwengu unatambuliwa na kipindi cha upanuzi wa haraka (mfumko wa bei), ambao ulifanyika muda mfupi baada ya mlipuko huo. Zaidi ya hayo, mfano wa Big Bang hautabiri ni muda gani ulimwengu utakuwapo, na katika mfano wa Steinhardt muda wa kila mzunguko ni karibu miaka trilioni.

Jambo jema kuhusu mfano wa mzunguko wa Ulimwengu ni kwamba, tofauti na mfano wa Big Bang, inaweza kuelezea kinachojulikana mara kwa mara ya cosmological. Ukubwa wa mara kwa mara hii ni moja kwa moja kuhusiana na upanuzi wa kasi wa Ulimwengu: inaelezea kwa nini nafasi inaongezeka kwa kasi. Kulingana na uchunguzi, thamani ya mara kwa mara ya cosmological ni ndogo sana. Hadi hivi majuzi, iliaminika kuwa thamani yake ni maagizo 120 ya ukubwa chini ya ilivyotabiriwa na nadharia ya kawaida ya Big Bang. Tofauti hii kati ya uchunguzi na nadharia kwa muda mrefu imekuwa mojawapo ya matatizo makubwa katika cosmology ya kisasa. Walakini, sio muda mrefu uliopita, data mpya ilipatikana juu ya upanuzi wa Ulimwengu, kulingana na ambayo inakua haraka kuliko ilivyofikiriwa hapo awali. Inabakia kungoja uchunguzi mpya na uthibitisho (au kukanusha) wa data iliyopatikana tayari.

Steven Weinberg, mshindi wa Tuzo ya Nobel mwaka wa 1979, anajaribu kueleza tofauti kati ya kutazama na kutabiri mwanamitindo kwa kutumia kanuni inayoitwa anthropic. Kulingana na yeye, thamani ya mara kwa mara ya ulimwengu ni ya nasibu na inatofautiana katika sehemu tofauti za Ulimwengu. Hatupaswi kushangaa kwamba tunaishi katika eneo la nadra sana ambapo tunaona thamani ndogo ya mara kwa mara, kwa kuwa tu kwa thamani hii nyota, sayari na maisha zinaweza kuendeleza. Wanafizikia wengine, hata hivyo, hawajaridhika na maelezo haya kwa sababu ya ukosefu wa ushahidi kwamba thamani hii ni tofauti katika mikoa mingine katika Ulimwengu unaoonekana.

Mfano kama huo ulitengenezwa na mwanafizikia wa Marekani Larry Abbott katika miaka ya 1980. Walakini, katika mfano wake, kupungua kwa saikolojia ya ulimwengu hadi maadili ya chini ilikuwa ndefu sana hivi kwamba vitu vyote kwenye Ulimwengu kwa kipindi kama hicho vitatawanyika angani, na kuiacha, kwa kweli, tupu. Kwa mujibu wa mfano wa mzunguko wa Steinhardt na Turok wa Ulimwengu, sababu kwa nini thamani ya mara kwa mara ya cosmological ni ndogo sana ni kwamba hapo awali ilikuwa kubwa sana, lakini baada ya muda, kwa kila mzunguko mpya, ilipungua. Kwa maneno mengine, kwa kila mlipuko mkubwa, kiasi cha maada na mionzi katika Ulimwengu ni "zeroed", lakini si mara kwa mara ya cosmological. Zaidi ya mizunguko mingi, thamani yake imeshuka, na leo tunaona hasa thamani hii (5, 98 x 10-10 J / m3).

Katika mahojiano, Neil Turok alizungumza kuhusu mfano wake na Steinhardt wa ulimwengu wa mzunguko kama ifuatavyo:

Tumependekeza utaratibu ambao nadharia ya mfuatano mkuu na nadharia ya M (nadharia zetu bora zilizounganishwa za mvuto wa quantum) huruhusu ulimwengu kupitia Big Bang. Lakini ili kuelewa ikiwa dhana yetu ni thabiti kabisa, kazi zaidi ya kinadharia inahitajika.

Wanasayansi wanatumai kuwa pamoja na maendeleo ya teknolojia, kutakuwa na fursa ya kujaribu nadharia hii pamoja na zingine. Kwa hivyo, kulingana na modeli ya kawaida ya ulimwengu (ΛCDM), kipindi kinachojulikana kama mfumuko wa bei kilifuata muda mfupi baada ya Mlipuko Mkubwa, ambao ulijaza ulimwengu na mawimbi ya uvutano. Mnamo mwaka wa 2015, ishara ya wimbi la mvuto ilirekodiwa, sura ambayo iliambatana na utabiri wa Uhusiano wa Jumla kwa kuunganishwa kwa shimo mbili nyeusi (GW150914). Mnamo 2017, wanafizikia Kip Thorne, Rainer Weiss na Barry Barish walitunukiwa Tuzo ya Nobel kwa ugunduzi huu. Pia baadaye, mawimbi ya mvuto yalirekodiwa kutoka kwa tukio la kuunganishwa kwa nyota mbili za nyutroni (GW170817). Hata hivyo, mawimbi ya mvuto kutoka kwa mfumuko wa bei ya cosmic bado hayajaandikwa. Zaidi ya hayo, Steinhardt na Turok wanaona kwamba ikiwa mfano wao ni sahihi, basi mawimbi hayo ya mvuto yatakuwa ndogo sana "kugunduliwa."