Sve dok postoji čovječanstvo, toliko i pokušava pokušati razumjeti strukturu svemira. Da, mnogi kažu da je ovo „beskorisna frka“, mi zapravo ništa ne znamo i nećemo ništa naučiti u nadolazećim generacijama, a možda ni do kraja ljudske civilizacije. Pa, možda su u pravu, ali nagađamo …
Teorija Velikog praska postala je gotovo jednako općeprihvaćeni kozmološki model kao i rotacija Zemlje oko Sunca. Prema teoriji, prije oko 14 milijardi godina spontana oscilacija u apsolutnoj praznini dovela su do pojave svemira. Nešto veličine subatomske čestice proširilo se do nezamislivih veličina u djeliću sekunde. Ali u ovoj teoriji postoji mnogo problema oko kojih se fizičari bore iznoseći sve više i više novih hipoteza.
Pa što nije u redu s teorijom Velikog praska?
Što nije u redu s teorijom velikog praska
1. IZ TEORIJE proizlazi da su svi planeti i zvijezde nastali od prašine raspršene po svemiru kao rezultat eksplozije. Ali što je tome prethodilo, nije jasno: ovdje naš matematički model prostor-vremena prestaje raditi. Svemir je nastao iz početnog pojedinačnog stanja na koje se moderna fizika ne može primijeniti. Teorija također ne uzima u obzir uzroke singularnosti ili materiju i energiju za njezinu pojavu. Vjeruje se da će odgovor na pitanje postojanja i podrijetla početne singularnosti dati teorija kvantne gravitacije.
Promotivni video:
2. NAJKOSMOLOŠKI MODELI PREDVIĐAJU da je cijeli svemir mnogo veći od vidljivog dijela - sfernog područja s promjerom od oko 90 milijardi svjetlosnih godina. Vidimo samo onaj dio Svemira, svjetlost iz koje je uspjela doći do Zemlje za 13,8 milijardi godina. Ali teleskopi su sve bolji, otkrivamo sve više i više udaljenih objekata i zasad nema razloga vjerovati da će se taj proces zaustaviti.
3. OD TRENUTKA VELIKE EKSPLOZIJE UNIVERZUM SE PROŠIRUJE UBRZAJEM. Najteža misterija moderne fizike je pitanje što uzrokuje ubrzanje. Prema radnoj hipotezi, svemir sadrži nevidljivu komponentu koja se naziva "tamna energija". Teorija Velikog praska ne objašnjava hoće li se svemir širiti unedogled, i ako hoće, kamo će dovesti - do njegovog nestanka ili nečeg drugog.
4. IAKO JE NEWTONOVA MEHANIKA NADVIŠENA RELATIVISTIČKOM FIZIKOM, ne može se nazvati pogrešnom. Međutim, percepcija svijeta i modeli za opisivanje svemira potpuno su se promijenili. Teorija Velikog praska predvidjela je niz stvari koje prije nisu bile poznate. Dakle, ako na njegovo mjesto dođe druga teorija, ona bi trebala biti slična i proširiti razumijevanje svijeta.
Usredotočit ćemo se na najzanimljivije teorije koje opisuju alternativne modele Velikog praska.
Svemir je poput fatamorgane crne rupe
Svemir je nastao kolapsom zvijezde u četverodimenzionalnom svemiru, kažu znanstvenici s Instituta za teorijsku fiziku Perimeter. Rezultati njihovih istraživanja objavljeni su u časopisu Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann i Razi Purhasan kažu da je naš trodimenzionalni svemir postao svojevrsna "holografska fatamorgana" kada se srušila četverodimenzionalna zvijezda. Za razliku od teorije Velikog praska, prema kojoj je svemir nastao iz izuzetno vrućeg i gustog prostora-vremena, gdje se ne primjenjuju standardni zakoni fizike, nova hipoteza o četverodimenzionalnom svemiru objašnjava i razloge nastanka i njegovo brzo širenje
Prema scenariju koji su formulirali Afshordi i njegovi kolege, naš je trodimenzionalni svemir svojevrsna membrana koja pluta kroz još obimniji svemir koji već postoji u četiri dimenzije. Da u ovom četverodimenzionalnom prostoru postoje vlastite četverodimenzionalne zvijezde, one bi također eksplodirale, poput trodimenzionalnih u našem Svemiru. Unutarnji sloj postao bi crna rupa, a vanjski bi bio bačen u svemir.
U našem su svemiru crne rupe okružene sferom koja se naziva horizont događaja. A ako je u trodimenzionalnom prostoru ta granica dvodimenzionalna (poput membrane), tada će u četverodimenzionalnom svemiru horizont događaja biti ograničen sferom koja postoji u tri dimenzije. Računalne simulacije kolapsa četverodimenzionalne zvijezde pokazale su da će se njezin trodimenzionalni horizont događaja postupno širiti. To je ono što promatramo, nazivajući rast 3D membrane širenjem Svemira, vjeruju astrofizičari.
Veliko smrzavanje
Alternativa Velikom prasku mogao bi biti Veliki smrzavanje. Tim fizičara sa Sveučilišta u Melbourneu, predvođen Jamesom Kvatchom, predstavio je model rađanja Svemira, koji više sliči na postupni proces smrzavanja amorfne energije nego na njeno prskanje i širenje u tri smjera svemira.
Po mišljenju znanstvenika, bezoblična energija, poput vode, hladila se do kristalizacije, stvarajući uobičajene tri prostorne i jednokratne dimenzije.
Teorija velikog zamrzavanja baca sumnju na trenutno prihvaćenu izjavu Alberta Einsteina o kontinuitetu i glatkoći prostora i vremena. Moguće je da prostor ima svoje sastavne dijelove - nedjeljive građevne blokove poput sitnih atoma ili piksela u računalnoj grafici. Ti su blokovi toliko mali da ih se ne može promatrati, međutim, slijedeći novu teoriju, mogu se otkriti nedostaci koji bi trebali lomiti tokove drugih čestica. Znanstvenici su izračunali takve učinke pomoću matematičkog aparata, a sada će ih pokušati eksperimentalno otkriti.
Svemir bez početka i kraja
Ahmed Farag Ali sa sveučilišta Benha u Egiptu i Sauria Das sa sveučilišta Lethbridge u Kanadi predložili su novo rješenje problema singularnosti napuštanjem Velikog praska. Uveli su ideje slavnog fizičara Davida Bohma u Friedmanovu jednadžbu koja opisuje širenje svemira i Veliki prasak. "Nevjerojatno je da mali amandmani potencijalno mogu riješiti toliko problema", kaže Das.
Rezultirajući model kombinira opću relativnost i kvantnu teoriju. Ne samo da poriče singularnost koja je prethodila Velikom prasku, već također ne dopušta svemiru da se s vremenom smanji u prvobitno stanje. Prema dobivenim podacima, svemir ima konačnu veličinu i beskonačan životni vijek. U fizičkom smislu, model opisuje Svemir ispunjen hipotetičkom kvantnom tekućinom, koja se sastoji od gravitona - čestica koje pružaju gravitacijsku interakciju.
Znanstvenici također tvrde da su njihova otkrića u skladu s najnovijim mjerenjima gustoće svemira.
Beskrajna kaotična inflacija
Izraz "inflacija" odnosi se na brzo širenje svemira, koje se eksponencijalno odvijalo u prvim trenucima nakon Velikog praska. Sama po sebi, teorija inflacije ne pobija teoriju Velikog praska, već je samo različito tumači. Ova teorija rješava nekoliko temeljnih problema u fizici.
Prema inflacijskom modelu, ubrzo nakon svog nastanka, Svemir se eksponencijalno proširio vrlo kratko: njegova se veličina udvostručila. Znanstvenici vjeruju da se za 10 do -36 stupnjeva sekundi, Svemir povećao za najmanje 10 do 30-50 stupnjeva, a možda i više. Na kraju faze inflacije, Svemir je bio ispunjen super vrućom plazmom slobodnih kvarkova, gluona, leptona i visokoenergetskih kvanta.
Koncept implicira da na svijetu postoji mnogo izoliranih svemira s različitim uređajima.
Fizičari su došli do zaključka da logika inflatornog modela nije u suprotnosti s idejom stalnog višestrukog rađanja novih svemira. Kvantne fluktuacije - jednake onima koje su stvorile naš svijet - mogu se pojaviti u bilo kojoj količini, pod uvjetom da su uvjeti u pravu. Sasvim je moguće da je naš svemir izašao iz zone fluktuacije nastale u svijetu prethodnika. Također je moguće pretpostaviti da će se negdje i negdje u našem Svemiru stvoriti fluktuacije, koje će "ispuhati" mladi svemir potpuno druge vrste. U ovom modelu, dječji svemiri mogu neprestano pupati. Štoviše, uopće nije potrebno da se isti fizikalni zakoni uspostavljaju u novim svjetovima. Koncept implicira da na svijetu postoji mnogo izoliranih svemira s različitim uređajima.
Ciklična teorija
Paul Steinhardt, jedan od fizičara koji su postavili temelje inflatorne kozmologije, odlučio je ovu teoriju dalje razvijati. Znanstvenik koji je na čelu Centra za teorijsku fiziku u Princetonu, zajedno s Neilom Turokom s Instituta za teorijsku fiziku Perimeter, iznio je alternativnu teoriju u knjizi Beskrajni svemir: Iza velikog praska ("Beskrajni svemir: Iza velikog praska"). Njihov se model temelji na generalizaciji kvantne teorije superstruna poznate kao M-teorija. Prema njezinim riječima, fizički svijet ima 11 dimenzija - deset prostornih i jednu vremensku. U njemu "plutaju" prostori nižih dimenzija, takozvane brane (skraćeno od "membrana"). Naš svemir je samo jedna takva brana.
Model Steinhardt i Turok tvrdi da se Veliki prasak dogodio kao rezultat sudara naše brane s drugom branom - nepoznatim svemirom. U ovom se scenariju sudari događaju beskrajno. Prema hipotezi Steinhardta i Turoka, još jedna trodimenzionalna brana "pluta" pored naše brane, odvojena majušnom udaljenostom. Također se širi, izravnava i prazni, ali nakon bilijuna godina brane će se početi približavati i na kraju sudariti. To će osloboditi ogromnu količinu energije, čestica i zračenja. Ova kataklizma pokrenut će novi ciklus širenja i hlađenja Svemira. Iz Steinhardt-ovog i Turokovog modela proizlazi da su ti ciklusi bili u prošlosti i sigurno će se ponoviti u budućnosti. Kako su započeli ti ciklusi, teorija šuti.
Svemir je poput računala
Druga hipoteza o strukturi svemira kaže da cijeli naš svijet nije ništa drugo nego matrica ili računalni program. Ideju da je svemir digitalno računalo prvi je predložio njemački inženjer i pionir računala Konrad Zuse u svojoj knjizi Izračun prostora. Među onima koji su svemir također promatrali kao divovsko računalo su fizičari Stephen Wolfram i Gerard 't Hooft.
Teoretičari digitalne fizike pretpostavljaju da je svemir u osnovi informacija i stoga izračunljiv. Iz ovih pretpostavki proizlazi da se svemir može promatrati kao rezultat računalnog programa ili digitalnog računarskog uređaja. Ovo računalo može biti, na primjer, divovski stanični automat ili univerzalni Turingov stroj.
Princip nesigurnosti u kvantnoj mehanici naziva se neizravnim dokazom virtualne prirode svemira.
Prema teoriji, svaki objekt i događaj fizičkog svijeta dolazi od postavljanja pitanja i registriranja odgovora "da" ili "ne". Odnosno, iza svega što nas okružuje skriva se određeni kod, sličan binarnom kodu računalnog programa. A mi smo svojevrsno sučelje putem kojeg se pojavljuje pristup podacima "univerzalnog Interneta". Načelo nesigurnosti u kvantnoj mehanici naziva se neizravnim dokazom virtualne prirode Svemira: čestice materije mogu postojati u nestabilnom obliku i u određenom su stanju "učvršćene" samo kada ih se promatra.
Sljedbenik digitalne fizike John Archibald Wheeler napisao je: „Ne bi bilo nerazumno zamisliti da su informacije u srži fizike kao i u srži računala. Sve od pomalo. Drugim riječima, sve što postoji - svaka čestica, svako polje sile, čak i sam prostorno-vremenski kontinuum - dobiva svoju funkciju, svoje značenje i, u konačnici, samo svoje postojanje."
Tekstopisac Artyom Luchko
