Försöker förstå vad universums natur är, hur det har sitt ursprung och vad som väntar det i framtiden, forskare bygger ibland ovanliga hypoteser och modeller, som till exempel Big Bounce-teorin.
Började universum med en explosion, eller med en studs eller med något annat? Frågan om vårt ursprung är ett av de mest taggiga problemen i fysiken, med bara ett fåtal svar och mycket spekulation. Den mest populära och allmänt accepterade teorin idag är kosmisk inflation, enligt vilken under de första sekunderna efter Big Bang upplevde hela rymdtiden en period av otroligt snabb expansion. Det finns dock andra konkurrerande idéer. Enligt universums cykliska modell föregicks vår rymdtid till exempel av en annan, som överlevde den stora kompressionsperioden och sedan exploderade igen - vi kan observera den idag. Dessutom finns Big Bounce-teorin som följer av det cykliska mönstret.
Inflationsmodellen har många fläktar, eftersom den snabba expansionen som den postulerar förklarar många av universums egenskaper, till exempel varför den ser relativt platt ut (snarare än böjd när man talar om stora skalor) och enhetlig i alla riktningar (överallt i rymden, i alla riktningar för materien är ungefär desamma). Båda förhållandena utvecklas när områden i rymden som ligger långt från varandra ursprungligen var mycket nära. De senaste versionerna av teorin tycks dock antyda - eller till och med kräva - att inflation inte bara har skapat vårt universum utan ett oändligt landskap av universum, på vilket alla möjliga typer av universum med alla uppsättningar fysiska lagar och egenskaper bildades. Vissa forskare gillar detta antagande,eftersom det kan förklara existensen av vårt universum med till synes slumpmässiga men idealt anpassade villkor för livets existens. Om det i ett sådant landskap finns alla tänkbara och ofattbara typer av utrymme, är det inte förvånande att vårt är bland dem. Samtidigt anser andra fysiker tanken på ett multiversum motbjudande, delvis för att om en teori förutspår förekomsten av alla möjliga händelser kommer den inte att förutsäga vårt universum unikt.om en teori förutsäger förekomsten av alla möjliga händelser kommer den inte att förutsäga vårt universum unikt.om en teori förutsäger förekomsten av alla möjliga händelser, kommer den inte att förutsäga vårt universum unikt.
Big Rebound-teorierna förutsäger också ett platt och jämnt fyllt utrymme på grund av de utjämningseffekter som kan uppstå när det kontraherar. Men snubblet för rebound-idén har länge ansetts vara övergången från kontraktion till expansion, vilket kräver den hatade idén om "singularitet" - den tid då universum var en punkt med oändlig densitet - som många anser vara ett matematiskt meningslöst antagande som tyder på att teoritåget gick av. skenor. På senare tid har fysiker börjat hävda att de har hittat studsekvationer som inte innehåller singulariteter. 2016 publicerade Neil Turok och Steffen Giehlen sina beräkningar i Physical Review Letters. Sedan kommenterade Turok detta arbete enligt följande:
”Vi upptäckte att vi exakt kan beskriva universums kvantutveckling, och vi upptäckte att universum smidigt övergår genom singulariteten till andra sidan. Vi hade hoppats på det, men vi fick inte sådana resultat förut”.
Stor studs animation / Quanta Magazine.
Så många anser att 2016 är födelsen av Big Rebound, även om själva konceptet går tillbaka till verk från sådana forskare som i synnerhet Willem de Sitter och Georgy Gamow. Genombrottet i teorins utveckling kom med två tekniker som användes av Turok och Ghilen. Den första var att använda den fortfarande ofullständiga teorin om kvantkosmologi - en blandning av kvantmekanik och allmän relativitet - istället för att beskriva universum med den klassiska allmänna teorin. Den andra tekniken föreslog att när rymden var mycket ung, bete sig materien som ljus - i den meningen att fysikens lagar som beskriver det var oberoende av skalan. Till exempel verkar ljus detsamma oavsett dess våglängd. Men materiens fysik skiljer sig vanligtvis beroende på skalorna i fråga. Enligt moderna modeller,Under ungefär de första 50 tusen åren var universum fylld med strålning, och det fanns inte mycket vanligt material som observeras överallt i rymden idag. Nya modeller av Big Rebound Universe indikerar att det var skallöst i sina tidiga stadier.
Turok och Ghilen fann att ett krympande universum under sådana förhållanden aldrig skulle gå i ett tillstånd av faktisk singularitet. I själva verket "tunnlar" den genom denna punkt, "hoppar" från staten före den till staten efter den. Även om detta till en början kan verka som en gimmick, är det ett bevisat fenomen inom kvantmekanik (kvanttunnel). Eftersom partiklar inte existerar i absoluta tillstånd utan snarare är moln med sannolikhet finns det en liten men verklig möjlighet att de "tunnlar" genom fysiska hinder för att komma till oåtkomliga platser. Det är som att gå genom väggar, bara på mikroskopisk nivå. Turk konstaterar att felaktigheter i rymden, tiden och materien indikerar att det är omöjligt att säga exakt var universum befinner sig vid ett visst ögonblick,vilket gör att den kan passera genom singulariteten.
Kampanjvideo:
Men 2016 arbetade Paul Steinhardt och Anna Ijas på ett annat sätt för att matematiskt visa möjligheten till rebound. De introducerade en speciell typ av fält i universums modell, där kompression kan gå i expansion innan rymden blir tillräckligt liten för att gå in i ett tillstånd av singularitet. I sin forskning använde de den klassiska teorin om allmän relativitet. Med andra ord, med detta arbete visade de att en rebound är möjlig inte bara ur kvantmekanikens synvinkel utan också från relativitetsteorins synvinkel.
Liksom andra hypoteser om universums ursprung och utveckling, försöker Big Bounce-teorin att avslöja varför universum är precis som vi observerar det. Modellerna byggda av fysiker representerar endast idealiserade, absolut smidiga universum, där det inte finns några små variationer i densitet som leder till bildandet av stjärnor, galaxer och verkliga rymden. Så forskare har ännu inte utvecklat Big Bounce-modeller till mer komplexa system.
Om universum redan har "studsat" en gång uppstår en logisk fråga: kommer det att hända igen? Hur som helst, inte alla rebound-teorier antar att kretsen av sammandragningar och utvidgningar kommer att vara oändlig, som universums cykliska modell påstår. Till exempel, även om vårt universum har gått igenom en sådan rebound, finns det ännu inte en antydan om att det går till nästa kompression. Dessutom visar observationer att mörk energi sträcker sig alltmer i rymden och bär bort galaxer som inte är gravitationellt bundna till varandra, längre och längre från varandra. Vetenskapen har inget definitivt svar på frågan om vad som väntar oss i framtiden. Det är dock direkt relaterat till hur det hela började.
Vladimir Guillen