Kol yra žmonija, tiek daug ir ji bando suprasti visatos struktūrą. Taip, daugelis sako, kad tai yra „nenaudingas šurmulys“, mes iš tikrųjų nieko nežinome ir nieko neišmoksime per ateinančias kartas, o gal net iki žmogaus civilizacijos pabaigos. Na, galbūt jie teisūs, bet spėliokime …
Didžiojo sprogimo teorija tapo beveik tiek pat visuotinai priimtu kosmologiniu modeliu, kiek Žemės sukimasis aplink Saulę. Remiantis teorija, maždaug prieš 14 milijardų metų spontaniški virpesiai absoliučioje tuštumoje lėmė visatos atsiradimą. Kažkas subatominės dalelės dydžio per sekundės dalį išsiplėtė iki neįsivaizduojamų dydžių. Tačiau šioje teorijoje yra daug problemų, su kuriomis kovoja fizikai, pateikdami vis daugiau ir daugiau naujų hipotezių.
Taigi, kas blogo Didžiojo sprogimo teorijoje?
Kas blogo didžiojo sprogimo teorijoje
1. IŠ TEORIJOS išplaukia, kad visos planetos ir žvaigždės susidarė iš sprogimo metu išsibarsčiusių po kosmosą dulkių. Bet kas buvo prieš tai, neaišku: čia mūsų matematinis erdvės-laiko modelis nustoja veikti. Visata atsirado iš pradinės vienaskaitos būsenos, kuriai negalima pritaikyti šiuolaikinės fizikos. Teorija taip pat neatsižvelgia į singuliarumo priežastis ar materiją ir energiją, kad ji atsirastų. Manoma, kad atsakymą į pradinio singuliarumo egzistavimo ir kilmės klausimą pateiks kvantinės traukos teorija.
Reklaminis vaizdo įrašas:
2. DAUGUMOS KOSMOLOGINIŲ MODELIŲ PRANAŠIA, jog visa visata yra daug didesnė už stebimą dalį - sferinę sritį, kurios skersmuo yra apie 90 milijardų šviesmečių. Matome tik tą Visatos dalį, kurios šviesa sugebėjo pasiekti Žemę per 13,8 milijardo metų. Tačiau teleskopai gerėja, mes aptinkame vis tolimesnius objektus ir kol kas nėra pagrindo manyti, kad šis procesas sustos.
3. NUO DIDELIO SPROGIMO AKIMETO UNIVERSA IŠSIPLEIDŽIA pagreitindama. Sunkiausia šiuolaikinės fizikos paslaptis yra klausimas, kas sukelia pagreitį. Remiantis veikiančia hipoteze, visatoje yra nematomas komponentas, vadinamas „tamsiąja energija“. Didžiojo sprogimo teorija nepaaiškina, ar visata išsiplės neribotą laiką, o jei taip, kur ji ves - iki jos išnykimo ar dar ko nors.
4. NET JAUNONO MECHANIKA, KURIĄ PATVIRTINA RELATIVISTINĖ FIZIKA, jos negalima pavadinti klaidinga. Tačiau pasaulio suvokimas ir visatos apibūdinimo modeliai visiškai pasikeitė. Didžiojo sprogimo teorija numatė daugybę dalykų, kurie anksčiau nebuvo žinomi. Taigi, jei jos vietoje atsiranda kita teorija, ji turėtų būti panaši ir išplėsti pasaulio supratimą.
Mes sutelksime dėmesį į įdomiausias teorijas, apibūdinančias alternatyvius „Big Bang“modelius.
Visata yra tarsi juodosios skylės miražas
Visata atsirado dėl žvaigždės žlugimo keturių dimensijų visatoje, sako mokslininkai iš Perimetro teorinės fizikos instituto. Jų tyrimų rezultatai buvo paskelbti „Scientific American“. Nyayeshas Afshordi, Robertas Mannas ir Razis Purhasanas sako, kad mūsų trimatė visata tapo savotišku „holografiniu miražu“, kai žlugo keturių dimensijų žvaigždė. Skirtingai nuo Didžiojo sprogimo teorijos, pagal kurią visata atsirado dėl itin karšto ir tankio erdvėlaikio, kur standartiniai fizikos dėsniai netaikomi, naujoje hipotezėje apie keturių dimensijų visatą paaiškinamos tiek atsiradimo priežastys, tiek greitas jos plėtimasis.
Pagal Afshordi ir jo kolegų suformuluotą scenarijų, mūsų trimatė visata yra tam tikra membrana, plaukianti per dar didesnę visatą, kuri jau egzistuoja keturiose dimensijose. Jei šioje keturių dimensijų erdvėje būtų savos keturių dimensijų žvaigždės, jos taip pat sprogtų kaip trimatės mūsų Visatoje. Vidinis sluoksnis taptų juoda skylė, o išorinis sluoksnis būtų išmestas į kosmosą.
Mūsų visatoje juodąsias skyles supa sfera, vadinama įvykių horizontu. Ir jei trimatėje erdvėje ši riba yra dvimatė (kaip membrana), tai keturių dimensijų visatoje įvykių horizontą ribos sfera, egzistuojanti trijose dimensijose. Kompiuterinės keturių dimensijų žvaigždės žlugimo simuliacijos parodė, kad jos trimatis įvykių horizontas palaipsniui plėsis. Tai mes stebime, vadindami 3D membranos augimą Visatos plėtimusi, mano astrofizikai.
Didelis užšalimas
Alternatyva didžiajam sprogimui galėtų būti „Big Freeze“. Melburno universiteto fizikų komanda, vadovaujama Jameso Kvatcho, pristatė Visatos gimimo modelį, kuris labiau panašus į laipsnišką amorfinės energijos užšalimo procesą, o ne jo purškimąsi ir plėtimąsi trimis kosmoso kryptimis.
Besimokanti energija, pasak mokslininkų, panaši į vandenį, atvėsusį iki kristalizacijos, sukuriant įprastus tris erdvinius ir vieną laiko matmenį.
Didžiojo užšalimo teorija kelia abejonių šiuo metu priimtu Alberto Einšteino teiginiu apie erdvės ir laiko tęstinumą ir sklandumą. Gali būti, kad kosmosas turi sudedamąsias dalis - nedalomus statybinius elementus, tokius kaip maži atomai ar kompiuterinės grafikos pikseliai. Šie blokai yra tokie maži, kad jų negalima pastebėti, tačiau, vadovaujantis nauja teorija, galima aptikti defektų, kurie turėtų nutraukti kitų dalelių srautus. Mokslininkai apskaičiavo tokius efektus naudodami matematinį aparatą ir dabar bandys juos eksperimentiškai aptikti.
Visata be pradžios ar pabaigos
Ahmedas Faragas Ali iš Benha universiteto Egipte ir Sauria Dasas iš Lethbridge universiteto Kanadoje pasiūlė naują singuliarumo problemos sprendimą atsisakydami Didžiojo sprogimo. Jie pristatė garsaus fiziko Davido Bohmo idėjas į Friedmano lygtį, apibūdinančią visatos plėtrą ir Didįjį sprogimą. „Nuostabu, kad dėl nedidelių pakeitimų galima išspręsti tiek daug klausimų“, - sako Dasas.
Gautas modelis sujungė bendrą reliatyvumą ir kvantinę teoriją. Tai ne tik paneigia prieš didįjį sprogimą buvusį išskirtinumą, bet ir neleidžia visatai laikui bėgant susitraukti į pradinę būseną. Remiantis gautais duomenimis, visata turi ribotą dydį ir begalinį gyvenimą. Fiziniu požiūriu, modelis apibūdina Visatą, užpildytą hipotetiniu kvantiniu skysčiu, kurį sudaro gravitonai - dalelės, kurios teikia gravitacinę sąveiką.
Mokslininkai taip pat teigia, kad jų išvados atitinka naujausius visatos tankio matavimus.
Nesibaigianti chaotiška infliacija
Terminas „infliacija“reiškia spartų visatos išsiplėtimą, kuris įvyko eksponentiškai pirmosiomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo. Pats infliacijos teorija nepaneigia Didžiojo sprogimo teorijos, o tik ją interpretuoja kitaip. Ši teorija išsprendžia keletą pagrindinių fizikos problemų.
Pagal infliacinį modelį, netrukus po jo atsiradimo, Visata labai trumpai išsiplėtė: jos dydis daug kartų padvigubėjo. Mokslininkai mano, kad per 10–36 laipsnių sekundes Visatos dydis padidėjo bent 10–30–50 laipsnių, o galbūt ir daugiau. Infliacinės fazės pabaigoje Visata buvo pripildyta laisvųjų kvarkų, gliuonų, leptonų ir didelės energijos kvantų superplazmos plazmos.
Ši koncepcija reiškia, kad pasaulyje yra daug izoliuotų visatų, turinčių skirtingus įrenginius.
Fizikai priėjo prie išvados, kad infliacinio modelio logika neprieštarauja nuolatinio daugybinio naujų visatų gimimo idėjai. Kvantiniai svyravimai - tokie patys kaip ir mūsų pasaulio atsiradimas - gali įvykti bet kokiu kiekiu, jei yra tinkamos sąlygos. Visai gali būti, kad mūsų visata atsirado iš pirmtakų pasaulyje susiformavusios svyravimo zonos. Taip pat galima daryti prielaidą, kad kada nors ir kažkur mūsų Visatoje susiformuos svyravimai, kurie „išpūs“visai kitokią jauną visatą. Pagal šį modelį vaikų visatos gali nuolat nusimesti. Be to, visai nebūtina, kad naujuose pasauliuose būtų nustatyti tie patys fiziniai dėsniai. Ši koncepcija reiškia, kad pasaulyje yra daug izoliuotų visatų, turinčių skirtingus įrenginius.
Ciklinė teorija
Paulas Steinhardtas, vienas iš fizikų, paklojusių infliacinės kosmologijos pagrindus, nusprendė toliau plėtoti šią teoriją. Prinstono teorinės fizikos centrui vadovaujantis mokslininkas kartu su Neilu Turoku iš Perimetro teorinės fizikos instituto išdėstė alternatyvią teoriją knygoje „Nesibaigianti visata: anapus didžiojo sprogimo“. Jų modelis pagrįstas kvantinių superstygų teorijos, žinomos kaip M-teorija, apibendrinimu. Anot jos, fizinis pasaulis turi 11 dimensijų - dešimt erdvinių ir vieną laikiną. Jame „plūduriuoja“mažesnių matmenų erdvės, vadinamieji branai (trumpinys - „membrana“). Mūsų visata yra tik viena iš tokių branų.
Steinhardto ir Turoko modelis teigia, kad Didysis sprogimas įvyko dėl mūsų brano susidūrimo su kitu branu - nežinoma visata. Pagal šį scenarijų susidūrimai vyksta be galo. Remiantis Steinhardto ir Turoko hipoteze, šalia mūsų brano „plaukia“dar viena trimatė brana, kurią skiria mažas atstumas. Jis taip pat plečiasi, išsilygina ir ištuštėja, tačiau po trilijonų metų branai pradės artėti ir galiausiai susidurti. Tai išskirs didžiulį energijos, dalelių ir radiacijos kiekį. Šis kataklizmas pradės dar vieną Visatos plėtimosi ir atvėsimo ciklą. Iš Steinhardto ir Turoko modelio matyti, kad šie ciklai buvo praeityje ir tikrai kartosis ateityje. Kaip prasidėjo šie ciklai, teorija nutyli.
Visata yra tarsi kompiuteris
Kita hipotezė apie visatos struktūrą sako, kad visas mūsų pasaulis yra ne kas kita, kaip matrica ar kompiuterinė programa. Idėją, kad visata yra skaitmeninis kompiuteris, pradėjo vokiečių inžinierius ir kompiuterių pradininkas Konradas Zuse savo knygoje „Skaičiuojant kosmosą“. Tarp tų, kurie visatą taip pat vertino kaip milžinišką kompiuterį, yra fizikai Stephenas Wolframas ir Gerard'as Hooftas.
Skaitmeninės fizikos teoretikai daro prielaidą, kad visata iš esmės yra informacija ir todėl ją galima apskaičiuoti. Iš šių prielaidų darytina išvada, kad visatą galima vertinti kaip kompiuterinės programos ar skaitmeninio skaičiavimo įrenginio rezultatą. Šis kompiuteris gali būti, pavyzdžiui, milžiniškas korinis automatas arba universali Tiuringo mašina.
Kvantinės mechanikos neapibrėžtumo principas vadinamas netiesioginiu virtualios visatos prigimties įrodymu.
Remiantis teorija, kiekvienas fizinio pasaulio objektas ir įvykis kyla uždavus klausimus ir užregistravus atsakymus „taip“arba „ne“. Tai yra, už visko, kas mus supa, yra paslėptas tam tikras kodas, panašus į dvejetainį kompiuterinės programos kodą. Ir mes esame tam tikra sąsaja, per kurią atsiranda prieiga prie „universalaus interneto“duomenų. Kvantinės mechanikos neapibrėžtumo principas vadinamas netiesioginiu virtualios Visatos prigimties įrodymu: materijos dalelės gali egzistuoti nestabilia forma, o konkrečioje būsenoje „fiksuojamos“tik jas stebint.
Skaitmeninės fizikos sekėjas Johnas Archibaldas Wheeleris rašė: „Nebūtų neprotinga įsivaizduoti, kad informacija yra ne tik fizikos, bet ir kompiuterio šerdyje. Viskas nuo šiek tiek. Kitaip tariant, viskas, kas egzistuoja - kiekviena dalelė, kiekvienas jėgos laukas, net pats erdvės-laiko kontinuumas - gauna savo funkciją, prasmę ir galiausiai visą savo egzistavimą “.
Lyrikas Artyom Luchko