Pokiaľ existuje ľudstvo, tak veľa a snaží sa pochopiť štruktúru vesmíru. Áno, mnohí tvrdia, že ide o „zbytočný rozruch“, vlastne nič nevieme a nič sa nedozvieme ani v nasledujúcich generáciách, a možno ani do konca ľudskej civilizácie. Možno majú pravdu, ale špekulujme …
Teória veľkého tresku sa stala takmer rovnako všeobecne akceptovanou ako kozmologický model, rovnako ako rotácia Zeme okolo Slnka. Podľa teórie asi pred 14 miliardami rokov viedli spontánne oscilácie v absolútnej prázdnote k vzniku vesmíru. Niečo o veľkosti subatomárnej častice sa za zlomok sekundy rozšírilo na nepredstaviteľné veľkosti. Ale v tejto teórii existuje veľa problémov, o ktoré fyzici bojujú a predkladajú čoraz viac nových hypotéz.
Čo je teda zlé na teórii veľkého tresku?
Čo je zlé na teórii veľkého tresku
1. Z TEÓRIE vyplýva, že všetky planéty a hviezdy vznikli z prachu rozptýleného po vesmíre v dôsledku výbuchu. Čo však predchádzalo, je nejasné: tu prestáva fungovať náš matematický model časopriestoru. Vesmír vznikol z počiatočného singulárneho stavu, na ktorý sa nedá aplikovať moderná fyzika. Teória tiež nezohľadňuje príčiny singularity alebo hmoty a energie pre ich výskyt. Predpokladá sa, že odpoveď na otázku existencie a pôvodu počiatočnej singularity dá teória kvantovej gravitácie.
Propagačné video:
2. NAJKOSMOLOGICKÉ MODELY PREDIKTUJÚ, že celý vesmír je oveľa väčší ako pozorovateľná časť - sférická oblasť s priemerom asi 90 miliárd svetelných rokov. Vidíme iba tú časť vesmíru, svetlo, z ktorého sa podarilo dostať na Zem za 13,8 miliárd rokov. Ale ďalekohľady sa zlepšujú, detekujeme čoraz vzdialenejšie objekty a zatiaľ nie je dôvod veriť, že sa tento proces zastaví.
3. Z OBDOBIA VEĽKÉHO VÝBUCHU SA VESMÍR ROZŠIRUJE S ZRÝCHLENÍM. Najťažšou záhadou modernej fyziky je otázka, čo spôsobuje zrýchlenie. Podľa pracovnej hypotézy vesmír obsahuje neviditeľnú zložku zvanú „temná energia“. Teória veľkého tresku nevysvetľuje, či sa bude vesmír rozširovať donekonečna, a ak áno, kam to povedie - k jeho zániku alebo niečomu inému.
4. AJ KEĎ MECHANIKA NEWTONA VYNIKAJÚ RELATIVISTICKOU FYZIKOU, nemožno ju označiť za chybnú. Vnímanie sveta a modely na popis vesmíru sa však úplne zmenili. Teória veľkého tresku predpovedala množstvo vecí, ktoré predtým neboli známe. Ak teda na jeho miesto príde iná teória, potom by mala byť podobná a rozšíriť chápanie sveta.
Zameriame sa na najzaujímavejšie teórie popisujúce alternatívne modely Veľkého tresku.
Vesmír je ako fatamorgána čiernej diery
Vesmír vznikol zrútením hviezdy v štvorrozmernom vesmíre, tvrdia vedci z Obvodného ústavu pre teoretickú fyziku. Výsledky ich výskumu boli publikované v časopise Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann a Razi Purhasan hovoria, že keď sa zrútila štvorrozmerná hviezda, náš trojrozmerný vesmír sa stal akýmsi „holografickým preludom“. Na rozdiel od teórie Veľkého tresku, podľa ktorej vesmír vznikol z extrémne horúceho a hustého časopriestoru, kde neplatia štandardné fyzikálne zákony, nová hypotéza štvorrozmerného vesmíru vysvetľuje dôvody jeho vzniku aj jeho rýchlu expanziu
Podľa scenára formulovaného Afshordim a jeho kolegami je náš trojrozmerný vesmír akousi membránou, ktorá pláva ešte objemnejším vesmírom, ktorý už existuje v štyroch dimenziách. Keby v tomto štvorrozmernom priestore boli ich vlastné štvorrozmerné hviezdy, explodovali by tiež, ako tie trojrozmerné v našom vesmíre. Z vnútornej vrstvy by sa stala čierna diera a vonkajšia vrstva by bola vyhodená do vesmíru.
V našom vesmíre sú čierne diery obklopené guľou nazývanou horizont udalostí. A ak je v trojrozmernom priestore táto hranica dvojrozmerná (ako membrána), potom vo štvorrozmernom vesmíre bude horizont udalostí obmedzený sférou, ktorá existuje v troch dimenziách. Počítačové simulácie zrútenia štvorrozmernej hviezdy ukázali, že jej horizont trojrozmerných udalostí sa bude postupne rozširovať. To je to, čo pozorujeme, pričom rast 3D membrány nazývame expanziou vesmíru, veria astrofyzici.
Veľké zmrazenie
Alternatívou k Veľkému tresku by mohol byť Big Freeze. Tím fyzikov z Melbournskej univerzity pod vedením Jamesa Kvatcha predstavil model zrodu vesmíru, ktorý vyzerá skôr ako postupný proces zmrazovania amorfnej energie ako jej špliechanie a rozpínanie sa v troch smeroch vesmíru.
Beztvará energia sa podľa vedcov podobne ako voda ochladila na kryštalizáciu a vytvorili sa zvyčajné tri priestorové a jednorazové dimenzie.
Teória veľkého zmrazenia spochybňuje aktuálne akceptované vyhlásenie Alberta Einsteina o kontinuite a plynulosti priestoru a času. Je možné, že vesmír má svoje súčasti - nedeliteľné stavebné bloky, ako sú malé atómy alebo pixely v počítačovej grafike. Tieto bloky sú také malé, že ich nie je možné pozorovať, avšak podľa novej teórie možno zistiť chyby, ktoré by mali lámať toky iných častíc. Vedci vypočítali takéto účinky pomocou matematického prístroja a teraz sa ich pokúsia experimentálne zistiť.
Vesmír bez začiatku alebo konca
Ahmed Farag Ali z egyptskej univerzity Benha a Sauria Das z lethbridgeskej univerzity v Kanade navrhli nové riešenie problému singularity opustením Veľkého tresku. Predstavili myšlienky slávneho fyzika Davida Bohma do Friedmanovej rovnice popisujúcej rozpínanie vesmíru a Veľký tresk. „Je úžasné, že malé pozmeňujúce a doplňujúce návrhy môžu potenciálne vyriešiť toľko problémov,“hovorí Das.
Výsledný model kombinoval všeobecnú relativitu a kvantovú teóriu. Popiera nielen jedinečnosť, ktorá predchádzala Veľkému tresku, ale tiež neumožňuje, aby sa vesmír časom stiahol do pôvodného stavu. Podľa získaných údajov má vesmír konečnú veľkosť a nekonečnú životnosť. Z fyzikálneho hľadiska model popisuje Vesmír naplnený hypotetickou kvantovou tekutinou, ktorá sa skladá z gravitonov - častíc poskytujúcich gravitačnú interakciu.
Vedci tiež tvrdia, že ich objavy sú v súlade s najnovšími meraniami hustoty vesmíru.
Nekonečná chaotická inflácia
Termín „inflácia“sa vzťahuje na rýchlu expanziu vesmíru, ku ktorej došlo exponenciálne v prvých okamihoch po Veľkom tresku. Teória inflácie sama o sebe nevyvracia teóriu veľkého tresku, iba ju interpretuje odlišne. Táto teória rieši niekoľko základných problémov fyziky.
Podľa inflačného modelu sa vesmír krátko po svojom vzniku exponenciálne veľmi krátko rozšíril: jeho veľkosť sa mnohonásobne zdvojnásobila. Vedci sa domnievajú, že za 10 až -36 stupňov sekúnd sa vesmír zväčšil o najmenej 10 až 30-50 stupňov a možno aj viac. Na konci inflačnej fázy bol vesmír naplnený superhotou plazmou voľných kvarkov, gluónov, leptónov a vysokoenergetických kvant.
Tento koncept naznačuje, že na svete existuje veľa izolovaných vesmírov s rôznymi zariadeniami.
Fyzici prišli na to, že logika inflačného modelu nie je v rozpore s myšlienkou neustáleho viacnásobného zrodu nových vesmírov. Kvantové výkyvy - rovnaké ako tie, ktoré spôsobili vznik nášho sveta - sa môžu vyskytnúť v akomkoľvek množstve za predpokladu, že sú splnené príslušné podmienky. Je dosť možné, že náš vesmír vzišiel z fluktuačného pásma vytvoreného v predchodcovom svete. Je tiež možné predpokladať, že niekedy a niekde v našom vesmíre vznikne fluktuácia, ktorá „vyfúkne“mladý vesmír úplne iného druhu. V tomto modeli sa môžu detské vesmíry neustále rozbiehať. Navyše nie je vôbec potrebné, aby sa v nových svetoch ustanovovali rovnaké fyzikálne zákony. Tento koncept naznačuje, že na svete existuje veľa izolovaných vesmírov s rôznymi zariadeniami.
Cyklická teória
Paul Steinhardt, jeden z fyzikov, ktorý položil základy inflačnej kozmológie, sa rozhodol túto teóriu ďalej rozvíjať. Vedec, ktorý vedie Centrum teoretickej fyziky v Princetone, spolu s Neilom Turokom z Perimetrického ústavu pre teoretickú fyziku predstavili alternatívnu teóriu v knihe Endless Universe: Beyond the Big Bang („Nekonečný vesmír: Za veľkým treskom“). Ich model je založený na zovšeobecnení kvantovej teórie superstrún známej ako M-theory. Fyzický svet má podľa nej 11 dimenzií - desať priestorových a jednu časovú. „Plávajú“v ňom priestory nižších rozmerov, takzvané otruby (skratka pre „membránu“). Náš vesmír je len jedna takáto brána.
Steinhardtov a Turokov model tvrdia, že Veľký tresk nastal v dôsledku zrážky našej brány s ďalšou bránou - neznámym vesmírom. V tomto scenári ku kolíziám dochádza nekonečne dlho. Podľa hypotézy Steinhardta a Turoka vedľa našej brány „pláva“ďalšia trojrozmerná brána, ktorú oddeľuje malá vzdialenosť. Tiež sa rozširuje, splošťuje a vyprázdňuje, ale po bilióne rokov sa otruby začnú zbiehať a nakoniec narazia. Uvoľníte tak obrovské množstvo energie, častíc a žiarenia. Táto kataklizma spustí ďalší cyklus rozpínania a ochladzovania vesmíru. Z modelu Steinhardt a Turok vyplýva, že tieto cykly boli v minulosti a určite sa budú opakovať aj v budúcnosti. Ako tieto cykly začali, teória mlčí.
Vesmír je ako počítač
Ďalšia hypotéza o štruktúre vesmíru hovorí, že celý náš svet nie je nič iné ako matica alebo počítačový program. Myšlienku, že vesmír je digitálny počítač, prvýkrát navrhol nemecký inžinier a počítačový priekopník Konrad Zuse vo svojej knihe Výpočet vesmíru. Medzi tými, ktorí tiež považovali vesmír za obrovský počítač, sú fyzici Stephen Wolfram a Gerard 't Hooft.
Teoretici digitálnej fyziky predpokladajú, že vesmír je v podstate informačný, a preto vypočítateľný. Z týchto predpokladov vyplýva, že na vesmír sa dá pozerať ako na výsledok počítačového programu alebo digitálneho výpočtového zariadenia. Týmto počítačom by mohol byť napríklad obrovský bunkový automat alebo univerzálny Turingov stroj.
Princíp neurčitosti v kvantovej mechanike sa nazýva nepriamym dôkazom virtuálnej povahy vesmíru.
Podľa teórie každý objekt a udalosť fyzického sveta pochádza z kladenia otázok a registrácie odpovedí „áno“alebo „nie“. To znamená, že za všetkým, čo nás obklopuje, sa skrýva určitý kód, podobný binárnemu kódu počítačového programu. A sme akýmsi rozhraním, cez ktoré sa objavuje prístup k údajom „univerzálneho internetu“. Princíp neistoty v kvantovej mechanike sa nazýva nepriamym dôkazom virtuálnej povahy vesmíru: častice hmoty môžu existovať v nestabilnej forme a v konkrétnom stave sú „fixované“iba pri ich pozorovaní.
Nasledovník digitálnej fyziky John Archibald Wheeler napísal: „Bolo by nerozumné si predstaviť, že informácie sú v jadre fyziky aj v jadre počítača. Všetko z trochu. Inými slovami, všetko, čo existuje - každá častica, každé silové pole, dokonca aj samotné časopriestorové kontinuum - dostane svoju funkciu, svoj význam a nakoniec svoju vlastnú existenciu. “
Textový spisovateľ Artem Luchko