Mēģinot saprast, kāda ir Visuma daba, kā tā radusies un kas to gaida nākotnē, zinātnieki dažkārt konstruē neparastas hipotēzes un modeļus, piemēram, piemēram, Lielā atlēciena teoriju.
Vai Visums sākās ar sprādzienu, vai ar atlēcienu, vai ar kaut ko citu? Jautājums par mūsu izcelsmi ir viena no asākajām fizikas problēmām, kurā ir tikai dažas atbildes un daudz spekulāciju. Mūsdienās vispopulārākā un vispārpieņemtākā teorija ir kosmiskā inflācija, saskaņā ar kuru dažās pirmajās sekundes daļās pēc Lielā sprādziena viss telpas laiks piedzīvoja neticami straujas ekspansijas periodu. Tomēr ir arī citas konkurējošas idejas. Piemēram, saskaņā ar Visuma ciklisko modeli mūsu telpas-laika priekšā bija vēl viens, kas pārdzīvoja Lielās saspiešanas periodu un pēc tam atkal eksplodēja - mēs to varam novērot šodien. Turklāt ir cikls, kas izriet no lielās atlēciena teorijas.
Inflācijas modelim ir daudz fanu, jo tā postulētā straujā paplašināšanās izskaidro daudzas Visuma īpašības, piemēram, kāpēc tas šķiet samērā plakans (nevis izliekts, runājot par lieliem mērogiem) un vienmērīgs visos virzienos (visur telpā, visos matērijas virzieni ir aptuveni vienādi). Abi apstākļi attīstās, kad kosmosa apgabali, kas atrodas tālu viens no otra, sākotnēji atradās ļoti tuvu. Tomēr jaunākās teorijas versijas, šķiet, liek domāt vai pat pieprasa, ka inflācija ir radījusi ne tikai mūsu Visumu, bet nebeidzamu Visumu ainavu, uz kuras tika veidoti visi iespējamie Visumu veidi ar visiem fizisko likumu un īpašību kopumiem. Dažiem zinātniekiem patīk šis pieņēmums,jo tas var izskaidrot mūsu Visuma esamību ar šķietami nejaušiem, bet ideāli pielāgotiem dzīves pastāvēšanas apstākļiem. Ja uz šādas ainavas ir visi iedomājamie un neiedomājamie kosmosa veidi, tad nav pārsteidzoši, ka mūsu vidū ir arī mūsu. Tajā pašā laikā citi fiziķi uzskata, ka multiversa ideja ir atgrūžoša, daļēji tāpēc, ka, ja teorija paredz visu iespējamo notikumu rašanos, tā unikāli neparedzēs mūsu Visumu.ja kāda teorija paredz visu iespējamo notikumu rašanos, tā unikāli neparedz mūsu Visumu.ja kāda teorija paredz visu iespējamo notikumu rašanos, tā unikāli neparedz mūsu Visumu.
Lielā atsitiena teorijas arī paredz līdzenu un vienmērīgi aizpildītu vietu, pateicoties izlīdzinošajiem efektiem, kas var rasties, kad tā saraujas. Tomēr atsitiena idejas klupšanas akmens jau sen tiek uzskatīts par pāreju no saraušanās uz paplašināšanos, kas prasa ienīsto "singularitātes" ideju - laiku, kad Visums bija bezgalīga blīvuma punkts - ko daudzi uzskata par matemātiski bezjēdzīgu pieņēmumu, kas norāda, ka teorijas vilciens izkāpa. sliedes. Pavisam nesen fiziķi sāka apgalvot, ka ir atraduši atlēcienu vienādojumus, kas nesatur singularitātes. 2016. gadā Nils Turoks un Štefens Džīlens publicēja savus aprēķinus izdevumā Physical Review Letters. Tad Turoks komentēja šo darbu šādi:
“Mēs atklājām, ka varam precīzi aprakstīt Visuma kvantu evolūciju, un atklājām, ka Visums vienmērīgi pāriet caur singularitāti uz otru pusi. Mēs to bijām cerējuši, taču iepriekš mēs neguvām šādus rezultātus”.
Animācija Big Bounce / Magazine Quanta.
Tātad, daudzi 2016. gadu uzskata par Lielā atsitiena dzimšanu, kaut arī pats jēdziens aizsākās tādu zinātnieku kā Vilema de Sitera un Georgija Gamova darbos. Izrāvienu teorijas attīstībā nāca ar divām metodēm, kuras izmantoja Turoks un Gilens. Pirmais bija izmantot joprojām nepilnīgo kvantu kosmoloģijas teoriju - kvantu mehānikas un vispārējās relativitātes sajaukumu -, nevis aprakstīt Visumu ar klasisko Vispārējo teoriju. Otrajā tehnikā tika pieņemts, ka laikā, kad telpa bija ļoti jauna, matērija izturējās kā gaisma - tādā ziņā, ka to raksturojošie fizikas likumi nebija neatkarīgi no mēroga. Piemēram, gaisma darbojas vienādi neatkarīgi no viļņa garuma. Tomēr matērijas fizika parasti atšķiras atkarībā no attiecīgā mēroga. Saskaņā ar mūsdienu modeļiemAptuveni pirmos 50 tūkstošus gadu Visums bija piepildīts ar starojumu, un šodien bija maz parasto vielu, kas šodien tiek novērota kosmosā. Jaunākie Lielā atsitiena Visuma modeļi norāda, ka agrīnā stadijā tas bija bez mērogiem.
Turoks un Gilens atklāja, ka sarūkošais Visums šādos apstākļos nekad nenonāks faktiskās īpatnības stāvoklī. Faktiski tas “tuneļo” caur šo punktu, “lecot” no valsts pirms tā uz stāvokli pēc tā. Lai gan tas sākotnēji var šķist triks, tā ir pierādīta parādība kvantu mehānikā (kvantu tuneļi). Tā kā daļiņas nepastāv absolūtos stāvokļos, tās drīzāk ir varbūtības mākoņi, pastāv neliela, bet reāla iespēja, ka tās "tuneļos" caur fiziskiem šķēršļiem, lai sasniegtu nepieejamu vietu. Tas ir tāpat kā staigāt pa sienām, tikai mikroskopiskā līmenī. Turks atzīmē, ka neprecizitātes telpā, laikā un matērijā norāda, ka nav iespējams precīzi pateikt, kur Visums atrodas konkrētā brīdī,kas ļauj tai iziet caur singularitāti.
Reklāmas video:
Tomēr 2016. gadā Pols Šteinhards un Anna Ijas strādāja pie cita veida, lai matemātiski parādītu atsitiena iespēju. Viņi Visuma modelī ieviesa īpašu lauka veidu, kurā saspiešana var izvērsties, pirms telpa kļūst pietiekami maza, lai nonāktu singularitātes stāvoklī. Pētījumos viņi izmantoja klasisko vispārējās relativitātes teoriju. Citiem vārdiem sakot, ar šo darbu viņi parādīja, ka atsitiens ir iespējams ne tikai no kvantu mehānikas, bet arī no relativitātes teorijas viedokļa.
Tāpat kā citas hipotēzes par Visuma rašanos un attīstību, arī Lielā atlēciena teorija mēģina atklāt, kāpēc Visums ir tieši tāds, kādu mēs to novērojam. Fiziķu uzbūvētie modeļi attēlo tikai idealizētus, absolūti gludus Visumus, kuros nav nelielu blīvuma svārstību, kas noved pie zvaigžņu, galaktiku un reālās telpas veidošanās. Tātad zinātniekiem vēl jāizstrādā Big Bounce modeļi sarežģītākām sistēmām.
Ja Visums jau vienreiz ir "atlēcis", tad rodas loģisks jautājums: vai tas atkārtosies? Lai kā arī būtu, ne visās atsitiena teorijās tiek pieņemts, ka kontrakciju un paplašināšanās cikls būs bezgalīgs, kā apgalvo Visuma cikliskais modelis. Piemēram, pat ja mūsu Visums ir piedzīvojis šādu atsitienu, vēl nav mājienu, ka tas pārietu uz nākamo saspiešanu. Turklāt novērojumi rāda, ka tumšā enerģija arvien vairāk izstiepj kosmosu, aiznesot galaktikas, kas nav gravitācijas ziņā saistītas viena ar otru, arvien tālāk viena no otras. Zinātnei nav viennozīmīgas atbildes uz jautājumu, kas mūs sagaida nākotnē. Tomēr tas ir tieši saistīts ar to, kā viss sākās.
Vladimirs Gilens